Підвищення зносостійкості деталей паливної апаратури дизельних двигунів : автореф. дис. на здобуття наук. ступеня канд. техн. наук : 05.02.01 - Матеріалознавство

Abstract

У дисертації показано, що перспективним напрямом при формуванні робочих поверхонь із заданими експлуатаційними властивостями і розширенням технологічних можливостей є застосування нанопорошків в хромових електролітах. Запропоновано новий процес рівномірної кристалізації нанодобавок при хромуванні, що забезпечує високу твердість і підвищену зносостійкість. При проведенні досліджень широко використані сучасні методи аналізу структури, механічних та експлуатаційних властивостей плівкових покриттів. Для цього застосовували рентгеноструктурний, металографічний, мікрорентгеноспектральний аналізи, емісійну мікроскопію, оцінку мікротвердості і зносостійкості. Розроблені та використані нові методи діагностування зношування деталей і стану зміцнених покриттів при їх експлуатації та реновації. На основі теоретичних та експериментальних досліджень вивчено кінетику і механізм зношування плівкового покриття деталей паливної системи, які являють собою аморфне з'єднання, що складається з W-Co-С, а основною зміцнюючою фазою є наноалмазна плівка, яка формується в процесі тертя. При зношенні вона руйнується, виділяється, а потім заново формується і процес іде циклічно. Встановлено, що замінити плівкове покриття W-Co-С можливо з використанням процесу хромування, модифікованого нанодомішками з рівномірним розподілом включень у відновленому шарі. Також отримані параметри введення нанодомішок при хромуванні, які забезпечують зменшення розміру зерен, підвищення твердості до рівня плівкового покриття W-Co-С, зниження газовиділення у процесі відновлення. Розроблено нову комплексну технологію і устаткування реновації, які включають оцінку зношеного стану деталей, спосіб зняття залишків покриття, підготовку поверхні до нанесення зміцнюючого шару (проведення активації) із забезпеченням міцності зчеплення, а також рекомендації за параметрами процесу та контролю якості. Експериментальні та теоретичні дослідження дозволили на підприємстві «Дизельсервіс» (м. Харків) виготовити стенд для контролю стану зношених деталей і обладнання для хромування з наноалмазами, що дало змугу знімати залишки зношених покриттів і наносити нові. Зносостійкість відновлених деталей, розробленим методом, зростає в 1,5-2 рази.

В диссертации показано, что перспективным направлением при формировании рабочих поверхностей с заданными эксплуатационными свойствами и расширения технологических возможностей является применение нанопорошков в хромовых электролитах. Предложен новый процесс равномерной кристаллизации нанодобавок при хромировании, обеспечивающий высокую твердость и повышенную износостойкость. В работе при проведении исследований широко использованы современные методы анализа структуры, механических и эксплуатационных свойств плѐночных покрытий. Для этого применяли рентгеноструктурный, металлографический, микрорентгеноспектральный анализы, эмиссионную микроскопию, оценку микротвердости и износостойкости. Разработаны и использованы новые методы диагностирования износа деталей и состояния упрочненных покрытий при их эксплуатации. На основе теоретических и экспериментальных исследований изучены кинетика и механизм износа пленочного покрытия деталей топливной системы, которые представляют собой аморфное соединение, состоящее из W-Co-С, а основной упрочняющей фазой является наноалмазная пленка, которая формируется в процессе трения. При износе она разрушается, выкрашивается, а затем заново формируется, и процесс идет циклически. Установлено, что заменить плѐночное покрытие W-Co-С возможно с использованием процесса хромирования, модифицированного нанодобавками с равномерным распределением включений в восстановленном слое. Предложены параметры ввода нанодобавок при хромировании, которые обеспечивают уменьшение размера зерен, повышение твердости до уровня пленочного покрытия W-Co-C, снижения газовыделения в процессе восстановления. На основании теоретических и экспериментальных результатов исследований установлен состав покрытия. Разработана новая комплексная технология и оборудование реновации, которые включают оценку изношенного состояния деталей, способ снятия остатков покрытия, подготовку поверхности к нанесению упрочняющего слоя (проведение активации) с обеспечением прочности сцепления, а также рекомендации по параметрам процесса и контролю качества. Экспериментальные и теоретические исследования позволили на предприятии «Дизельсервис» (г. Харьков) изготовить стенд для контроля состояния изношенных деталей и оборудование для хромирования с наноалмазами, что дало возможность снимать остатки изношенных покрытий и наносить новые. Износостойкость восстановленных деталей, разработанным методом, возрастает в 1,5-2 раза.

The dissertation shows that using of nanopowders in chromium electrolytes is a promising direction during working area formation with given service properties and technological capability enhancement. A new process of uniform crystallization of nanoagents during chrome plating, providing high hardness and increased wear resistance, was proposed. The modern methods of the analysis of the structure, mechanical and service properties of film coatings are widely used when conducting research. For these purposes X-ray diffraction, metallographic, electron microprobe analysis, emission microscopy, microhardness and wear resistance evaluation were used. New methods of diagnosis of parts wear and hardened coating condition during their operation were developed and used. Based on theoretical and experimental studies, kinetics and mechanism of the wear of parts film coating of the fuel supply system were examined, which are amorphous compound, consisting of W-Co-C, and the nanodiamond film forming in triboprocess is the basic strengthening phase. During the wear it fractures, crumbles away, then reforms, and process goes around the cycle. It was determined that it is possible to replace the film coating W-Co-C by using chrome plating process, modified by nanoagents with uniform distribution of inclusions in restored layer. Input parameters of nanoagents during chrome plating, which ensure grain refining, hardness increasing up to the level of film coating W-Co-C, gas evolution reduction in the restoration process were proposed. Based on theoretical and experimental research results, coating composition is determined. There were developed new aggregate technology and renovation equipment that comprise of evaluation of parts wear-out condition, coating rests stripping method, surface preparation for application of strengthening layer (carrying out of activation) with providing of adhesion strength, as well as process variables and quality control recommendations. Theoretical and experimental studies were used at the “Dieselservice” company (Kharkiv) to make a stand for control of worn-out parts condition and equipment for chrome plating with nanodiamonds, enabling to strip rests of worn-out coatings and apply new ones. The parts wear resistance, restored by developed method, increases 1,5-2 times.