Введение к работе
Актуальность темы. Постоянно возрастающие объемы производства деталей из пластических масс предъявляют все более жесткие требования к качеству и надежности работы технологической оснастки для их производства. Анализ литературы показывает, что наиболее часто выходящими из строя по причине износа являются подвижные детали выталкивающей системы пресс-форм. Изменение размеров и ухудшение качества трущихся поверхностей этих деталей, в процессе изнашивания, ведет к значительному ухудшению качества выпускаемой продукции, препятствует работе пресс-формы в автоматическом режиме и приводит к поломке дорогостоящих формообразующих элементов. Традиционные наиболее широко применяемые способы повышения износостойкости деталей пресс-форм такие, как хромирование, химическое оксидирование не удовлетворяют современным требованиям вследствие низкой износостойкости. Проблема осложняется невозможностью использования смазочных материалов, продиктованной технологическими требованиями, сформированными многолетним опытом. Анализ возможных способов повышения износостойкости этих деталей показал, что лучшим решением проблемы является защита рабочих поверхностей износостойкими керамическими покрытиями, получаемыми методом микродугового оксидирования. Этот новый метод, находящийся на стадии развития, выгодно отличается от других методов нанесения износостойких покрытий, относительной простотой, дешевизной, возможностью получения покрытия на поверхностях сложной формы, а главное, хорошими свойствами получаемого покрытия. Таким образом, разработка и замена трущихся деталей пресс-форм на детали с износостойким керамическим покрытием является одним из путей решения рассматриваемой проблемы. Исследования, связанные с получением, модификацией таких покрытий и
4 определением их триботехнических свойств представляются весьма
актуальными с практической точки зрения, так как открывают пути для
создания надежной, долговечной и достаточно недорогой формующей
оснастки для литья пластических масс под давлением
Цель и основные задачи работы Цель работы заключается в повышении износостойкости деталей выталкивающей системы пресс-форм путем нанесения на их рабочие поверхности износостойких покрытий анодно-искровым электролизом и исследовании влияния этих покрытий на процессы трения и изнашивания, и разработке рекомендаций для технологического обеспечения триботехнических свойств исследуемых покрытий Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:
1. Экспериментально исследовать и теоретически проанализировать
закономерности процессов трения и изнашивания
самосмазывающихся композиционных анодно-искровых покрытий в различных условиях 2 Разработать основы технологии получения самосмазывающихся композиционных покрытий на керамической связке с использованием микроплазменных явлений на алюминиевом сплаве и усовершенствовать покрытие на титановом сплаве
-
Усовершенствовать приборы для исследования триботехнических свойств полученных покрытий и экспериментальное оборудование для их нанесения.
-
Апробировать полученные антифрикционные покрытия в производственных условиях.
Научная новизна. 1 Впервые были определены гриботехнические свойства самосмазывающихся композиционных покрытий на алюминиевых
5 сплавах, синтезированных анодно-искровым способом. В отличие от
керамических материалов, полученных методом микродугового
оксидирования, они обладают высокими антифрикционными
характеристиками, более износостойки, имеют невысокий коэффициент
трения, что позволяет в несколько раз улучшить антифрикционные
характеристики поверхностей трения для узлов, работающих в условиях
отсутствия смазочного материала
-
Экспериментально выявлена зависимость триботехнических свойств покрытия от концентрации частиц твердой смазки в электролите и температурного режима в зоне трения, в результате чего сформулированы требования к составу электролита для нанесения этих покрытий и условиям их дальнейшей эксплуатации.
-
Проведенные триботехнические испытания покрытий с дисульфидом молибдена в качестве твердой смазки, полученных с применением поверхностно-активных веществ, подтвердили необходимость присутствия адсорбированных защитных пленок на поверхности частиц дисперсной фазы в процессе анодно-искового нанесения этих покрытий с целью улучшения антифрикционных свойств.
4 Впервые сформулирован новый подход к получению самосмазывающихся композиционных покрытий на алюминии и его сплавах в анодно-искровом режиме, отличающийся от известного тем, что в электролит дополнительно введен порошок дисульфида молибдена с размером частиц 2 - 10 мкм и глицерин в качестве поверхностно-активного вещества, что позволило получить композиционное покрытие, способное эффективно работать в условиях трения без смазочного материала. 5. Разработаны два новых способа электролитического нанесения антифрикционного покрытия на алюминий и его сплавы в анодно-искровом режиме в электролите, содержащем мелкодисперсные частицы графита в качестве твердой смазки, отличающиеся тем, что
6 согласно первому способу процесс разделяется на две ступени, первая
из которых создает защитный оксидный слой на поверхности
покрываемого образца толщиной 5 - Юмкм, а в процессе второй
ступени происходит непосредственно нанесение покрытия с частицами
графита. Согласно второму способу на поверхности частиц графита
предварительно образуется диэлектрическая сольватная пленка на
основе поверхностно-активного вещества (глицерина), позволяющая
избежать проявления частицами дисперсной фазы электропроводных
свойств, разрушения диэлектрического барьера и безразрядной утечки
тока.
Практическая ценность. Проведенные исследования позволили получать на поверхности алюминиевого сплава износостойкое самосмазывающееся оксидное покрытие, способное существенно повышать долговечность трущихся деталей пресс-форм. Впервые предложен принцип нанесения разработанного покрытия на внутренние поверхности отверстий в проточном электролите, отличающийся простотой, дешевизной и локальностью, позволяющий наносить покрытие в отверстия деталей любых типоразмеров и узлов машин без их предварительной разборки, поскольку не требуется полностью погружать покрываемую детали в электролит.
По результатам исследований были сформулированы рекомендации по получению и дальнейшему применению покрытия.
Внедрение полученного покрытия и разработанной установки для его получения на предприятии ОАО "Тверской экскаватор" позволило за счет увеличения продолжительности качественной работы формующей оснастки снизить затраты материалов и затраты, связанные с эксплуатацией рабочего труда и станочного оборудования в процессе ремонта и замены изношенных подвижных деталей пресс-форм более чем в 1,5 раза.
Публикации По данным диссертации опубликовано 7 работ Подано 3 заявки на изобретение.
Объем и структура работы. Диссертация изложена на 153 страницах машинописного текста, содержит 53 рисунка, 11 таблиц, список литературы из 90 наименований.
