Підвищення довговічності прецизійних деталей паливної апаратури дизельних двигунів вакуумно-плазмовим нанесенням зміцнюючих покриттів

Abstract

Актуальність теми кваліфікаційної роботи. Розвиток технічного прогресу вимагає здійснення комплексу заходів щодо інтенсифікації виробництва, підвищенню продуктивності праці і якості продукції, економії сировини і матеріалів. В машинобудуванні це багато в чому пов'язане із проблемою підвищення працездатності і довговічності засобів транспорту, зокрема машин сільськогосподарського призначення. Так головним завданням стає підвищення якості виготовлення і технічного обслуговування дизельних двигунів, вирішальну роль у забезпеченні високих експлуатаційних характеристик яких відводиться паливній апаратурі. Надійність і довговічність роботи паливної апаратури значною мірою визначається працездатністю прецизійних деталей пар, що найшвидше зношуються: нагнітальних та зворотних клапанів, плунжерних пар, розпилювачів форсунок з голками. Особливу увагу заслуговують плунжерні пари, які забезпечують безперебойну роботу дизелів. Підвищення довговічноcті прецизійних пар автотракторних дизелів вимагає комплексного здійснення ряду технічних заходів і потребує розробок у сфері нанесення зміцнюючих покриттів. Ефективним шляхом поліпшення роботи прецизійних деталей є використання тонких знососійких покриттів, які отримують вакуумно-плазмовим методом з іонним бомбардуванням (метод КІБ), який дозволяє підвищити твердість покриття у декілька разів у порівнянні з традиційною термообробкою. Найбільш широке застосування отримали покриття з нітриду титану (ТiN) завдяки поєднанню високих експлуатаційних властивостей із відносно низькою собівартістю. Осадження покриття з плазми вакуумно-дугового розряду є ефективним інструментом підвищення експлуатаційних властивостей деталей на фінішній операції, де повинна забезпечуватися потрібнa точність і якість поверхневого шару. Таким чином, проведення досліджень, які спрямовані на виявлення закономірностей зміни параметрів якості зміцнених плунжерних пар: точність розмірів і товщина покриття, мікротвердість, адгезійна міцність композиції покриття-підложка, рівень залишкових напружень від технологічних складових і параметрів осадження покриття з плазми вакуумно-дугового розряду є актуальними. На підставі вищевикладеного визначено мету роботи: підвищення довговічності прецизійних деталей паливної апаратури дизельних двигунів вакуумно-плазмовим нанесенням зміцнюючих покриттів Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити такі задачі: 1) виконати дослідження впливу технологічних складових і параметрів процесу осадження покриття із плазми вакуумно-дугового розряду на якісні показники зміцнюючого покриття; 2) разробити розрахункову модель оцінки надійності, дослідити закономірності зношування зміцнених поверхонь плунжерних пар; 3) розробити методику визначення критичної товщини зносостійкого покриття; 4) виконати порівняльні дослідження зносостійкості деталей з покриттям нітриду тітану при осадженні із плазми вакуумно-дугового розряду і деталей, які зміцнені термообробкою. Об’єкт дослідження. Процес зміцнення поверхні деталей плунжерних пар дизелю осадженням покриття з плазми вакуумно-дугового розряду. Предмет дослідження. Якісні характеристики відновлених та зміцнених вакуумно-плазмовим осадженням покриттів з нитріду титану деталей плунжерних пар. Теоретичне та практичне значення одержаних результатів. На основі теоретичних та експериментальних досліджень доведена доцільність використання зміцнюючих покриттів нітриду титану осадженням з плазми вакуумно-дугового розряду на деталі плунжерних пар дизелей, що дозволяє вдосконалити технологічні процеси виготовлення і відновлення прецизійних деталей паливної апаратури автотракторних дизелів. Розроблена розрахункова оцінка надійності плунжерних пар дозволяє прогнозувати закономірності зміни конструктивних параметрів деталей в процесі експлуатації; аналізувати причини відмов; проводити випробування деталей паливної апаратури на надійність і визначати кількісні показники; розробляти і впроваджувати у виробництво заходи щодо забезпечення і підвищення довговічності і надійності двигунів шляхом удосконалення методики від проектування, виготовлення, експлуатації до технічного обслуговування і ремонту. Визначені оптимальні технологічні параметри вакуумно-плазмового нанесення покриттів, які забезпечують високі якісні показники зміцнених деталей плунжерних пар: міцність основи і композиції покриття - підложка, оптимальну товщину твердого шару покриття. Модернізовано пристрій для попереднього нагрівання підложки для осадження покриття з плазми вакуумно-дугового розряду на високоточні деталі. Досягнуто підвищення зносостійкості деталей у 2,55-2,89 рази порівняно з деталями, зміцненими за традиційною технологією термообробки.