Технологии упрочнения поверхностей трущихся деталей

№84-1,

Технические науки

В данной статье представлены результаты проведенных исследований, касающихся технологий обработки деталей шлифованием, алмазным выглаживанием, импульсным магнитным полем и другими методами обработки.

Похожие материалы

Проведены исследования, касающиеся технологий обработки деталей шлифованием, алмазным выглаживанием, импульсным магнитным полем, нанесения гальванопокрытия из хрома с ультраалмазами, металлизированного покрытия, а также методики измерения микротвердости HV, шероховатости Ra, сил трения и величин износа поверхностей трения, скорости коррозии

Обработка деталей шлифованием проводилась на кругло-шлифовальном станке с использованием шлифовального круга марки Э36СМК из нормального электрокорунда Э (так называемого алунда), зернистости 36–46, на керамической связке К, среднемягкой твердости СМ. Режимы обработки: окружная скорость шлифовального круга — 25 м/сек, окружная скорость детали — 20 м/мин, подача — 10 мм/об.

Технология упрочнения алмазным выглаживанием включает следующие этапы: токарная обработка (точение) при режимах: n = 800 об/мин, S = 0,15 мм/об; алмазное выглаживание при режимах: n = 200 об/мин, S = 0,015 мм/об, сила выглаживания — 200 Н для неупрочненных деталей и 300 Н для деталей, упрочненных термообработкой или нанесением гальванопокрытия из хрома с ультраалмазами и металлизированного покрытия.

Технология упрочнения импульсной магнитной обработкой включает следующие этапы: размещение внутри соленоида соосно нескольких втулок, например, 4 втулок диаметром 40 мм в соленоиде с внутренним отверстием диаметром 40 мм; обработка втулок импульсным магнитным полем напряженностью 800 кА/м, количеством импульсов — 3, длительностью импульса — 0,1 с, промежутком времени между импульсами — 1 с.

Технология нанесения гальванопокрытия включает следующие этапы: подготовка деталей к нанесению гальванопокрытия, приготовление электролита, нанесение гальванопокрытия из хрома с ультраалмазами.

Металлизированное покрытие наносилось с применением электродугового металлизатора ЭДМ-5М. В качестве наплавочного материала использовалась порошковая проволока диаметром 2 мм марки 40Х13. С целью обеспечения прочности сцепления напылительного материала с поверхностью детали на последней нарезалась «рваная» резьба глубиной 3 мм и шагом 1,5 мм. Металлизация выполнялась способом колебания металлизатора по всей ширине шейки ротора. Частота колебаний — 20 колеб/мин, дистанция металлизации — 110–120 мм, ток — 230 А, частота вращения вала — 200 об/мин, скорость линейного перемещения металлизатора (подача) — 1 мм/об (0,2 м/мин). Покрытие наносилось за 2 прохода. Металлизированные детали обрабатывались точением с последующим шлифованием или алмазным выглаживанием до номинального размера.

Для измерений микротвердости HV использовался прибор микротвердомер ПМТ-3 (ГОСТ 1156). Определялось среднее значение параметра микротвердости HV по 3-м отпечаткам. Для вычисления значений использовалась программа Microsoft Excel. Микротвёрдость НV измерялась для деталей из материалов (с покрытием и без покрытия), обработанных точением, шлифованием, алмазным выглаживанием и импульсным магнитным полем: сталь 40Х13, сталь 12Х18Н10Т, сталь 45 диаметром 40 мм. Измерение шероховатости Ra производилось на приборе профилометре-профилографе модели АБРИС-ПМ7, запись профилограмм производилась на ЭВМ.

Для проведения исследований деталей на трение и износ была модернизирована установка, представляющая собой динамометр с индуктивными датчиками для измерения силы трения. В данной работе использованы две конструкции контртела из чугуна СЧ-12 с контактирующими поверхностями размером 10×10 мм в виде вогнутой цилиндрической поверхности для образцов диаметрами 40 мм для исследования условий контакта поверхностей трения с чугуном, продукты истирания (порошок) которого помогут моделировать условия контакта поверхностей деталей насосов с глиной и для исследования условий контакта поверхностей трения совместно с чугуном и песком, продукты истирания (порошок плюс песок) которого сделают возможным моделирование условий контакта поверхностей трения деталей электронасосов с глиной и песком.

Взвешивание образцов для определения величины съема металла выполнялось на весах модели METTLER TOLEDO с точностью измерения 0,00001 г, класс точности по ГОСТ 24104-МП МОЗМ 76 2/1.

Изучение внешнего вида, измерение размеров и фотографирование изучаемых образцов осуществлялось на микроскопе модели МИС-11 с помощью цифровой камеры Canon PowerSot A610 5.0 МEGA PIXELS.

Скорость коррозии определялась объемным методом, т.е. по объему выделившегося водорода. В качестве агрессивных сред использовались 5 % раствор NaOH и 5 % раствор серной кислоты Н2SO4. Для исследования изготовлялись образцы из сталей 40Х13, 12Х18Н10Т и сталь 45 с покрытиями. Образцы с размерами h×а×в (3 мм×10 мм×20 мм) с боков и снизу покрывали специальным составом (раствором целлулоида в ацетоне) за исключением исследуемой верхней поверхности. Для исследования использовался аппарат с самоциркуляцией для коррозийных испытаний в случае с выделением водорода (по Льюису и Эвансу). После взвешивания образцов и измерения площадей поверхностей образцов они помещались в пробирки с агрессивной средой (5 % NaOH и 5 % Н2SO4). Через каждые 5 минут снимались показания выделившегося водорода. По окончании опыта образцы вновь взвешивались, а поверхности после коррозии фотографировались. По объему выделившегося водорода (пробирка с делениями) с помощью формул находились показатели изменения массы Km и глубинный показатель коррозии Kn. Потом по найденным величинам Km и Kn определялась группа и балл коррозионной стойкости по десятибалльной шкале, принятой для оценки коррозионной стойкости металлов (ГОСТ 5272).

Список литературы

  1. Сонин, В.И. Газотермическое напыление материалов в машиностроении / В.И. Сонин. – М.: Машиностроение, 1978. – 152 с.
  2. Полетаев В.А., Басыров И.З., Самок Г.С. Влияние импульсной магнитной обработки на физико-механические свойства углеродистой стали. /В.А. Полетаев, И.З. Басыров, Г.С. Самок // Действие электромагнитных полей на пластичность и прочность материалов: материалы межд. конф. – Воронеж: ВГТУ, 2003. – с.134–136.
  3. Самок, Г.С., Полетаев В.А. Упрочнение поверхностей деталей электронасосов комбинированным способом /Г.С. Самок, В.А. Полетаев // Прогрессивные технологии в Машино– и приборостроении: сб. статей. – Нижний Новгород – Арзамас: НГТУ – АФНГТУ. – С.121–124.
  4. Насосы: Каталог–справочник 3–е изд. испр / Д.Н. Азарх, Н.В. Попова, Л.П. Монахова. – ВНИИгидромашиностроение. – Л..: – Машгиз (Ленингр. отд–ние), 1960. – 552 с.