Технологічний процес зміцнення покриттів методом мікролегування та модифікування з деформаційними обробками. Вплив добавок, що входять до складу зольних відходів теплових електростанцій, на структуру, механічні й експлуатаційні властивості покриттів.
Аннотация к работе
ХАРКІВСЬКИЙ національний автомобільно - дорожній університет Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук Робота виконана на кафедрі «Ремонт тракторів, автомобілів та сільськогосподарських машин» Харківського національного технічного університету сільського господарства ім. Науковий керівник: - доктор технічних наук, професор Скобло Тамара Семенівна, Харківський національній технічний університет сільського господарства ім.Як показали дослідження, найчастіше використовуваними й загальнодоступними матеріалами для нанесення покриттів є малокоштовні низьколеговані наплавочні дроти та флюси загального призначення АН-348А і АН-348АМ. Твердість таких покриттів при дотриманні технології процесів нанесення даним методом знаходиться в межах 35 - 38 HRC. Метою роботи є підвищення ефективності зміцнення робочого шару та терміну служби деталей їх реновацією нанесенням покриттів та зміцненням мікролегуванням і модифікуванням з використанням зольних відходів теплових електростанцій, які додаються у флюс з наступним зміцненням поверхневим пластичним деформуванням (ППД). Для досягнення поставленої мети в роботі необхідно: - узагальнити інформацію про існуючі методи зміцнення покриттів і їхнього мікролегування та модифікування, у тому числі з використанням дешевих добавок - відходів різних виробництв (хімічних, енергетичних та інш.), визначити ефективність їх використання для поверхневого зміцнення при реновації деталей; встановлено, що основним фактором, який забезпечує підвищення властивостей покриттів, є використання додаткового мікролегування та модифікування ванадієм, титаном, алюмінієм, церієм і магнієм, які переходять від зольних відходів теплових електростанцій, що додаються у флюс і забезпечують формування дрібнозернистої структури та дисперсних виділень карбідів і карбонітридів.Аналізом встановлено, що більшість деталей машин працюють в умовах абразивного зношування й незначних ударних навантажень, тому для їхнього відновлення нанесенням покриттів методом наплавлення під шаром флюсу застосовують низько-і середньовуглецеві сталі, що мають невисоку зносостійкість і низьку вартість. Аналізом металургійних і технологічних методів реновації робочої поверхні показано, що підвищення експлуатаційних властивостей покриттів є перспективним при використанні комплексного підходу: мікролегуванням, модифікуванням та деформаційним зміцненням поверхні деталей. Для мікролегування та модифікування металу покриття, яке здійснюється наплавленням, найбільш доцільно застосовувати введення легувальних добавок у флюс. При цьому способі немає необхідності у використанні коштовного легованого дроту, крім того, метод дозволяє регулювати хімічний склад металу покриття. У літературі виявлено недостатньо досліджень, присвячених розробці комплексного підходу до підвищення експлуатаційних властивостей покриттів, нанесених наплавленням.Покриття наносили методом електродугового наплавлення по режимам: сила струму I = 180 А; напруга U = 30 В; частота обертання деталі n = 2,5 хв-1; крок наплавлення S = 3,2 мм/об; виліт дроту ? = 19 мм; зміщення електрода 5 мм. З огляду на невелику глибину зміцнення покриття (до 60мкм) встановлено, що така обробка не забезпечує стабільно високої стійкості в період сталого зношування, а лише скорочує тривалість і знижує інтенсивність зношування у період припрацьовування, що підтверджується іспитами на зносостійкість. Розроблено технологію нанесення покриттів з використанням добавок зольних відходів у флюс, що забезпечило їхню задовільну якість за рівнем твердості й міцності. Дослідженнями встановлено, що при введенні у флюс 5 - 7% зольної добавки забезпечується максимальна мікротвердість Н-50 - 427 - 438 покриттів, а також достатнє зчеплення покриття з основою - 330 - 390 МПА, твердість такого покриття досягає 44 - 46 HRC (рис. Порівняльним аналізом встановлено, що з добавкою 5 - 7% зольних відходів у флюс зростає частка мартенситної складової порівняно із традиційною технологією нанесення покриття (рис.При нанесенні покриттів рекомендується вводити легуючі зольні відходи Зміївської ДРЕС у кількості 5 - 7% у флюс, після чого піддавати його деформаційному зміцненню спеціальною механічною обробкою. Введення в оптимальній кількості зольних відходів, які містять Al 12,7 - 14,2 %; Fe 19,3 - 20,0 %; Mg 1,9 - 2,0 %; Cu 0,6 - 1,0 %; Mn 0,45 - 0,6 %; Ti 1,2 - 1,5 %; V 1,2 - 1,7 %; Ce 3,9 - 4,4 %; P 0,02 - 0,03 %; S 0,02 - 0,04 %; і решта Si у флюс АН-348А при електродуговому наплавленні забезпечує подрібнення зерна в 1,4 - 1,5 рази та відсутність дефектів у покритті й перехідній зоні. При введенні оптимальної кількості зольних домішок у флюс при нанесенні покриттів концентрація Cr, Mn і Si практично не змінюється, дещо зростає концентрація Al, і Mg. Порівняльним аналізом встановлено, що з добавкою 5 - 7 % зольних відходів у флюс зростає частка мартенситної складової порівняно із традиційною технологією нанесення покриття.