авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |

Разработка комбинированных методов восстановления и упрочнения изношенных деталей сельскохозяйственной техники на основе

-- [ Страница 3 ] --

Кислотность электролита контролировали с помощью прибора рН-340. Концентрация железа поддерживалась за счет растворения анодов, изготовленных из малоуглеродистой стали, а концентрация остальных элементов – за счет периодического введения в электролит соответствующих растворов. Массу осажденного металла определяли на аналитических весах ВЛА-200М с точностью 0,1 мг. Питание лабораторной установки осуществляли асимметричным переменным током промышленной частоты с двумя встречновключенными диодами. Нанесение покрытий производили на плоские и цилиндрические образцы. Перед покрытием образцы тщательно промывали в бензине и ацетоне. После взвешивания их обезжиривали венской известью, промывали в воде и подвергали анодному травлению в 30 % растворе серной кислоты с добавлением 15...20 кг/м3 сернокислого железа. Время травления – 1...2 минуты при плотности тока – 30…70 А/дм2. После промывки проточной водой образцы завешивали в рабочую ванну и электрические параметры (плотность тока и показатель асимметрии) доводили до номинальных в течение 4...5 минут. Термообработку образцов с покрытием производили в муфельной печи. Регулировку и поддерживание заданной температуры термообработки производили при помощи электронного автоматического потенциометра ЗДП-12 и платиново-родиевой термопары ППР с точностью ± 5 °С. Для проведения цианирования электроосажденных сплавов применяли состав пасты (%, масс.): К4Fe(CN)6 – 70; сажа – 20; CaCO3 – 5; Na2CO3 – 5.

Механическую обработку опытных деталей проводили на оборудовании и режимах серийного производства. Определение микротвердости покрытий производили на приборе ПМТ-3М при нагрузке на индентор 0,1Н. Исследование микроструктуры сплавов проводили при помощи металлографического микроскопа МИМ-8М на поперечных шлифах. Фазово-структурные изменения в осадках сплава исследовали методом структурного анализа на установке УРС-60. Для исследования структуры были выбраны железо-молибденовые, железо-вольфрамовые, железо-титановые и железо-фосфорные покрытия. Для изучения влияния температуры и длительности насыщения на толщину диффузионных слоев при цианировании покрытий использовали пасту на основе сажи с добавлением оптимального количества желтой кровяной соли, соды и мела. Насыщение проводили при температурах 813...973 К, длительность процесса составляла 1...5 ч. После насыщения образцы охлаждали в воде. На цианированных образцах приготовляли микрошлифы, на которых при помощи микроскопа МИМ-8 с окуляр-микрометром измеряли также общую толщину цианированного слоя и глубину карбонитридной зоны в этом слое. Для исследования внутренних напряжений в электролитических осадках использован метод растяжения-сжатия ленточного катода. Прочность сцепления оценивали по степени отслаивания покрытия в месте изгиба. Сцепляемость сплава оценивали как отношение усилия нормального отрыва к площади поперечного сечения. Испытания образцов на усталостную прочность проводили на машине типа УКИ-10М. Для сравнительных испытаний стальных образцов принималась база 5-106 циклов. Основным критерием для определения предела выносливости и построения кривых являлось полное разрушение образца.



Определение сравнительной износостойкости покрытий в лабораторных условиях проводили в сравнении с износостойкостью стали 45, закаленной ТВЧ. Контробразцами служили колодки из серого чугуна и бронзы. Площадь соприкасающихся поверхностей образцов составляла 2 см2. Испытанию подвергали следующие серии образцов: ролики, покрытые электролитическим железом; ролики, покрытые электроосажденными сплавами; ролики, изготовленные из стали 45, закаленные ТВЧ и отпущенные при температуре 573 К; ролики, покрытые электролитическими сплавами и упрочненные цианированием. Толщина покрытий составляла 0,3...0,4 мм. Испытания проводили на машине трения СМЦ-2, а часть опытов на модернизированной машине СМЦ-2, в которой реализуются близкие по скоростям и нагрузкам условия работы реальных машин. Производили также испытания покрытий в условиях трения без смазочного материала по схеме «ролик - ролик». Износ определяли по потере массы образцов через каждые 1000 м пути. Взвешивание проводили на аналитических демпферных весах с электрическим подсветом ВЛА-300М с точностью до 0,1 мг. Перед взвешиванием образцы промывали в бензине Б-70 и этиловом спирте с промежуточной и последующей теплой сушкой струей воздуха. Испытания проводили при нагрузке для условий трения без смазочного материала 1МПа, для граничного трения 7,5 МПа и скорости скольжения 1,31 м/с. Длительность одного цикла испытаний составляла 60 минут. Перед началом испытаний образцы прирабатывали в течение 30 минут до стабилизации момента трения и температуры в зоне трения. Удаление продуктов изнашивания осуществляли фетром, уложенным в ванночку, посредством его поджима к ролику. Фетр предварительно обезжиривали в ацетоне и высушивали. Для определения оптимальных условий и режима электролиза были проведены исследования износа покрытий, полученных при различных условиях процесса. При исследовании материалов на износ был принят комплексный метод, при котором основные факторы варьировались на пяти уровнях. В качестве влияющих факторов приняты показатели, обеспечивающие получение качественных электроосажденных сплавов: показатель асимметрии (катодно-анодной показатель) ; катодная плотность тока Dk; температура электролита Т; кислотность электролита рН; концентрация солей легирующего элемента Слс. Для определения условий электролиза, обеспечивающих получение износостойких покрытий, применяли методику планирования экспериментов.

Для ударных испытаний нитроцементованных и других упрочненных слоев на поверхности деталей был разработан специальный образец квадратного сечения без надреза, размером 1,5x1,5 мм, длиной 20...30 мм и применена схема испытания с односторонним креплением образца. Испытания проводили на сконструированном копре с маятником. По каждому образцу наносили по 6 ударов.

Для изучения работоспособности деталей с легировнными железными покрытиями нами были проведены стендовые испытания дизельных и карбюраторных двигателей на обкаточно-тормозном стенде. На дизель СМД-14 были установлены восстановленные валики коромысел клапанов (дет. NCMД-0644-1) с различными покрытиями (экспериментальные валики). Осаждение сплавов велось на оптимальных режимах. Испытания проводили на стенде КИ-3824. Длительность испытаний составила 800 часов. Аналогичные испытания проведены для двигателя ЗИЛ-130. На них устанавливали упрочненные толкатели и штоки клапанов, распределительные валы, шатуны.

В четвертой главе «Результаты исследований и их анализ» проведен анализ состояния технологических процессов восстановления деталей гальванопокрытиями. Одним из основных недостатков технологических процессов восстановления деталей гальванопокрытиями является недостаточный их технический уровень. Анализ показывает, что для формирования оптимального качества технологических процессов необходимо вмешательство в технологию нанесения покрытий на 54 % предприятий. Нами разработаны новые технологические приемы нанесения гальванических покрытий, повышающие их качество, в том числе путем введения в электролит легирующих добавок. Так с увеличением концентрации хлорида железа в электролите с 200 до 600 кг/м3 микротвердость покрытия снижается почти на 2000 МПа, а добавки в этот электролит небольших количеств молибдена, вольфрама и фосфора способствует увеличению микротвердости на 2500...3000 МПа. При увеличении содержания молибдена, вольфрама и фосфора микротвердость покрытий проходит через максимум, достигая уровня 8000...8300 МПа. В сравнении с электролитическим железом микротвердость сплавов на его основе увеличивается в среднем на 2000...3000 МПа.

Изменение коэффициента асимметрии тока при электролизе в пределах от 1 до 5 оказывает значительное влияние на микротвердость исследованных двухкомпонентных сплавов. При низких значениях показателя асимметрии ( = 1,3...1,5) микротвердость сплава относительно невелика (~ 3500 МПа), осадки малонапряженные, прочно сцепленные с основой. При увеличении значения показателя асимметрии микротвердость сплавов повышается, однако возрастают и внутренние напряжения растяжения в осажденном металле. Структура всех сплавов характеризуется при этом мелкозернистостью и значительным искажением кристаллической решетки железа.

Зависимость микротвердости Fe-P покрытий от параметров электролиза имеет вид:

H (Fe-P) = 2826 – 30,34Cp2 – 310-3Dk2 – 72,82 – 0,54 CFe +

+ 480,8 Cp + 1013,44 + 2,03 Dk Cp + 0,06 Cp CFe. (9)

Самый высокий уровень внутренних напряжений, достигающий в железо-фосфорных сплавах 350 МПа, имеет место в первых слоях электролитических осадков. При толщине осадков в 10 мкм напряжения снижаются до 250 МПа, а при 20 мкм – до 180 МПа. При дальнейшем увеличении толщины осадков уровень внутренних напряжений в них остается постоянным. Повышение плотности тока при электроосаждении двухкомпонентных покрытий приводит к увеличению напряженности осадков, повышение температуры электролита приводит к обратному эффекту.

Основными причинами, вызывающими внутренние напряжения в покрытиях, могут быть: а) изменения параметров кристаллической решетки; б) форма роста осадка, характер и однородность структуры; в) характер, плотность и устойчивость структурных несовершенств; г) включения и примеси. Эти причины взаимосвязаны и обусловливаются природой, свойствами осаждаемых металлов, составом электролита и условиями электролиза.

При электроосаждении сплавов железа на асимметричном токе прочность сцепления покрытий с основным металлом зависит прежде всего от показателя асимметрии, чем ниже величина этого показателя, тем прочнее связь покрытия с основой. Для повышения прочности сцепления осаждение покрытий начинается при показателе асимметрии 1,2…1,3. Это обеспечивает получение максимальной прочности сцепления, достигающей 300…350 МПа. Через 10…15 минут после начала электролиза показатель асимметрии и плотность тока доводят до номинальных значений. Начало процесса при показателе асимметрии больше двух резко снижает сцепляемость покрытий со сталью, что может повлечь за собой их отслаивание в эксплуатационных условиях.

Нами получены зависимости влияния легирующих добавок на прочность сцепления покрытий (рис. 3).

Рис. 3. Зависимость прочности сцепления электролитических сплавов от концентрации легирующих добавок

Нами установлено, что при повышении концентрации легирующего компонента, увеличивающей поляризацию катода, снижает прочность сцепления покрытий с основным металлом. Эта связь определяется тем, что повышение поляризации катода приводит к осаждению покрытий, имеющих мелкодисперсную структуру, обеспечивающую повышенную твердость и хрупкость слоя, прилегающего к основному металлу.

Сравнительные исследования износостойкости железных покрытий, полученных на постоянном и асимметричном токе, показали, что покрытия, осажденные при нестационарных условиях электролиза, обладают более высокой износостойкостью. Изменение показателя асимметрии от 3 до 6 позволило снизить износ исследуемых покрытий. Основная роль в этом отводится процессу формирования высокодисперсной структуры покрытий с повышенной твердостью.

По данным проведенных исследований наибольшую износостойкость имеют покрытия при следующем содержании легирующих элементов: для сплава Fe-Mo – 1 % Мо; для сплава Fe-W – 2 % W; для сплава Fe-P – 2,5 % (рис. 4).

Рис. 4. Зависимость износа сплавов от содержания

легирующих элементов

Зависимости износа двухкомпонентных покрытий от параметров электролиза имеют вид:

ИFe-P = 16,5 + 53 СP2 + 2,1 10-3 Dk2 + 135 2 – 0,84 СP –

– 0,12 Dk – 1,78 + 11,8 10-3 СP. (10)

ИFe-W = 27,17 – Dk2 10-4 + 0,75 СW2 + 0,37 2 – 5,5 СW –

– 4,6 + 0,14 СW – Cл2 23 10-3. (11)

ИFe-Mo = 25,6 + 130 10-3 2 + 13,23 СMo2 + 0,14 10-3 Dk2 –

- 3,17 рН2 – 0,51 Ск + 0,65 СМо - 0,05Dk CMo - 2 - 27,2 СМо. (12)

Таблица 2. – Оптимальные режимы и свойства легированных

железных покрытий

Покрытие Состав электролита Режим нанесения Скорость осаждения, мм/ч Свойства покрытий
Температура электролита, К Плотность тока, А/дм2 Катодно-анодный показатель Сцепляемость, МПа Микротвердость, МПа
железо-фосфор хлористое железо 350 г/л, соляная кислота 0,7 г/л, гипофосфат натрия 8 г/л 313 40 5 0,3 300 7500
железо-вольфрам хлористое железо 350 г/л, соляная кислота 1,0 г/л, лимонная кислота 12 г/л, вольфрамово-кислый натрий 8 г/л 313 40 5 0,3 300 8200
железо-молибден хлористое железо 350 г/л, соляная кислота 1,5 г/л, лимонная кислота 5 г/л, молибдат аммония 0,8 г/л 313 40 5 0,35 300 8300
железо-бор хлористое железо 350 г/л, соляная кислота 1,0 г/л, борная кислота 50 г/л 313 40 5 0,35 300 9000
железо-титан хлористое железо 350 г/л, соляная кислота 1,0 г/л, титан щавелево-кислый 2,0 г/л 313 40 5 0,3 300 8200
железо-кобальт хлористое железо 350 г/л, соляная кислота 1,5 г/л, кобальт хлористый 40 г/л 313 50 6 0,4 350 8500
железо-алюминий хлористое железо 350 г/л, соляная кислота 1,0, хлористый алюминий 350 г/л, хлористый калий 90 г/л 313 40 6 0,35 350 8000
железо-ванадий хлористое железо 400 г/л, соляная кислота 1,8, метаванадий аммония 25 г/л. 313 50 5 0,3 300 8500






Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |
 

Похожие работы:










 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.