Розробка технології відновлення автотракторних деталей композиційними матеріалами

Abstract

Розроблено технологію відновлення зношених поверхонь деталей електроконтактним приварюванням композиційного покриття на основі металевого порошку марки ПР-Х11Г4СР і сітки з низьковуглецевої сталі. Встановлено, що металева сітка підвищує технологічність процесу ЕКП металевих порошків шляхом утримування порошку в зоні приварювання і дозволяє зменшити втрати присадного матеріалу від осипання до 30% в порівнянні з методом вільної засипки порошку. Виявлено залежність якості приварюваних покриттів від технологічних властивостей металевих порошків, геометричних параметрів сітки і режимів процесу ЕКП. Міцність зчеплення покриттів, приварених на оптимальних режимах, для сталевих деталей становить не менше 155 МПа, а для чавунних не менше 120 МПа. Безсумнівною перевагою запропонованої технології є можливість формування регульованої гетерогенної структури покриття. Внаслідок різної інтенсивності зношування матеріалу порошку і сітки покриття набуває регулярний рельєф, що сприяє утриманню мастильного матеріалу і підвищує надійність вузлів тертя при граничному змащуванні. Встановлено, що отримані композиційні покриття мають високу зносостійкість яка перевищує зносостійкість стали 45 у 2,5 рази, а чавуну- в 1,9 рази. Переважна більшість сучасних машин і механізмів мають рухливі з’єднання, що забезпечує можливість виконання ними робочих функцій, пов'язаних з пересуванням, підйомом вантажів, обробкою матеріалів, ущільненнями що ковзають. Від матеріалів, з яких виготовляються дані вузли тертя, потрібні, як правило, низькі значення втрат енергії на тертя і висока зносостійкість. Для задоволення зазначених вимог створені різного роду пари тертя, в яких, найчастіше в парі зі сталевою деталлю, використовуються антифрикційні литі матеріали на основі кольорових металів типу бронзи і бабітів, композиційних антифрикційних матеріалів, матеріалів на основі полімерів і деяких інших. Однак у зв'язку з безперервно зростаючими параметрами роботи машин і механізмів в більшості випадків матеріали, що працюють у вузлах тертя, виходять з ладу значно раніше, ніж інші частини машин. В даний час в країні відбувається розширення парку зарубіжної сільськогосподарської техніки. Незважаючи на їх високу надійність, відмови, пов'язані із зносом робочих поверхонь деталей все ж відбуваються. Слід зазначити, що технічний сервіс і вартість запасних частин на імпортну техніку на порядок вище вітчизняних аналогів. Все це говорить про значні витрати на ремонт і доцільності відновлення деталей. Насправді, відновлення деталей в АПК ще більш знизилося. Однією з причин цього є низька якість відновлених деталей. Тому, для збільшення конкурентоспроможності відновлюваних деталей, необхідно впроваджувати найбільш рентабельні способи відновлення деталей машин, а також використовувати не дефіцитні присадні матеріали, забезпечуючи при цьому ресурс відновленої деталі на рівні ресурсу нової деталі. Останнім часом особливого значення набувають ресурсозберігаючі технології, реалізовані без істотного збільшення матеріальних витрат. Це в повній мірі відноситься і до технологій відновлення зношених автотракторних деталей. Одним із способів, що реалізують ресурсозберігаючі технології є спосіб електроконтактного приварювання (ЕКП). Позитивними властивостями ЕКП є: відсутність нагріву деталі, можливість приварювання сталевої стрічки, дроту і металевих порошків із заданими властивостями, зменшення витрати металу (в порівнянні з наплавленням) в 2-4 рази, відсутність вигорання легуючих елементів [2]. Разом з тим, шляхи розширення технологічних можливостей даного способу далеко не вичерпані. У напрямку розширення технологічних можливостей способу ЕКП представляє інтерес застосування і розробка нових перспективних способів нанесення покриттів з суцільних, порошкових і комбінованих присадних матеріалів. Їх приварка на поверхні деталей без розплавлення основного і присадного матеріалів дозволяє отримувати шари з заданими фізико-механічними властивостями, забезпечити підвищення зносостійкості і високі техніко-економічні показники. Технологічні процеси ЕКП не вимагають дефіцитних і дорогих матеріалів, легко піддаються комплексної механізації і автоматизації при відновленні і зміцненні самих різних деталей. Особливо ефективна ЕКП композиційних матеріалів (КМ) на основі металевих порошків з різними наповнювачами. У цьому випадку можливо частково або повністю зберігати властивості матеріалів і отримувати покриття, як з рівноважної, так і нерівноважної структурою. Останні, як відомо, мають високу зносостійкість в умовах абразивного та інших видів зношування. Існуючі способи ЕКП металевих порошків у вигляді спечених або порошково-полімерних стрічок, з використанням клеючих компонентів ускладнюють і здорожують технологічний процес відновлення. Способи, засновані на гравітації, є найбільш простими і не вимагають складних додаткових пристроїв і пристосувань. Основними недоліками, що перешкоджають поширенню вищезгаданих способів, є відсутність можливості регулювання товщини одержуваного покриття і підвищена витрата металевих порошків. У зв'язку з цим досить актуальною видається розробка технології ЕКП композиційних матеріалів на основі металевих порошків, що дозволяє розширити технологічні можливості способу і підвищити експлуатаційні властивості відновлених деталей.