Повышение износостойкости быстроизнашиваемых деталей сельскохозяйственной техники композиционными электрохимическими покрытиями на основе сплавов железа

Гальванический способ нанесения композиционных электрохимических покрытий (КЭП) на детали с целью восстановления их размеров и повышения износостойкости обладает достоинствами: возможность создания КЭП с заданными свойствами, простота нанесения равномерного слоя регулируемой толш-ины, отсутствие термического воздействия на деталь и покрытие, возможность исключения последуюш-ей механической обработки, низкая себестоимость. Процесс легко управляем, относительно просто регулируется и допускает автоматизацию.

КЭП весьма перспективны для восстановления и упрочнения деталей машин, работающих в условиях абразивного изнашивания. Износостойкость КЭП определяется свойствами матрицы и наполнителя. Однако недостаточная изученность механических свойств покрытий на основе железа в условиях абразивного изнашивания не позволяет обоснованно выбрать оптимальное сочетание составляющих композита для повышения надежности быстроизнашиваемых деталей машин и ограничивает применение композиционных гальванических покрытий в машиностроении и ремонтном производстве.

Актуальность проблемы возрастает в связи с интенсификацией сельскохозяйственной техники и увеличением объемов использования для ее изготовления легированных сталей. Применение КЭП позволит не только повысить надежность и долговечность новых и восстановленных деталей машин, но и во многих случаях заменить дефицитные легированные стали и чугуны на более дешевые сорта металла. в настоящей работе сделана попытка выбрать наиболее износостойкую в условиях абразивного изнашивания основу для композитов легированием электролитического железа никелем и кобальтом, изучить влияния наполнителя на износ покрытий и разработать технологический процесс восстановления быстроизнашиваемых деталей машин КЭП.

Работа выполнена в соответствии с Государственным планом «МИНТОПЭНЕРГО», Федеральной целевой программой «Энергосбережение в РОССИИ» 1998;2005г., утвержденной постановлением правительства Российской Федерации от 24 января 1998 г.№ 80, и планами НИР ЦНТИ (№ 001, № 800) по Брянской области до 2000 г.

Целью работы было определение условий электролиза, обеспечивающих высокую абразивную износостойкость композитов на основе железа, установление некоторых закономерностей их формирования, разработка и внедрение технологического процесса восстановления быстроизнашиваемых деталей машин КЭП.

Объектами исследования были: физико-механические свойства и структура электролитических сплавов на основе железаформирование и свойства КЭП на их основеработоспособность деталей машин с композиционными покрытиями.

При выполнении работы показана целесообразность применения композиционных электрохимических покрытий (КЭП) для повышения долговечности быстроизнашиваемых деталей сельскохозяйственной и другой техники.

Изучено влияние состава электролита железнения на износостойкость и прочность сцепления покрытий с легированной основой. Установлено, что введение никеля и кобальта в электролитическое железо позволяет значительно повысить физико-механические свойства покрытий в условиях абразивного изнашивания.

Изучена возможность повышения абразивной износостойкости электрохимических сплавов на основе железа введением в них твердых дисперсных частиц. Теоретически и экспериментально изучены условия формирования КЭП с заданным составом из электролитов-суспензий (ЭС). Проверены некоторые физико-механические свойства композитов. Уточнены теоретически и подтверждены экспериментально суп]-ествуюшце представления о влиянии размера и концентрации дисперсной фазы (ДФ) в ЭС, их содержания в осадках на свойства электролитических композиций на основе сплавов железа. Разработаны технологические процессы и оборудование для нанесения покрытий на быстроизнашиваемые детали машин, позволяющие повысить их износостойкость в полевых условиях 2. .2,5 раза.

Проведена производственная апробация технологического процесса повышения долговечности деталей КЭП, эксплуатационные испытания плужных лемехов и зубьев экскаватора и других деталей машин с покрытиями и технико-экономическая оценка, показавшая эффективность его внедрения в производство. Технологический процесс нанесения износостойких КЭП конкретизирован на примере повышения долговечности плужных лемехов и зубьев экскаватора ЭТЦ-3661 и принят к внедрению ООО «Алдай-Модуль» для зубьев экскаватора ЭТЦ-3661. Расчетный экономический эффект применения технологии в производственных условиях в сравнении с наплавкой сормайтом составил 129 800 руб. в ценах на 1.01.98 г.

На защитзЛ-Лносятся:

1. Экспериментальные зависимости влияния состава электролита на сцепление и физико-механические свойства железо-никелевых и железо-кобальтовых покрытий.

2. Экспериментальные зависимости влияния параметров электролиза на абразивную износостойкость и структуру покрытий.

3. Экспериментальные и теоретические зависимости влияния состава КЭП и размеров частиц дисперсной фазы на физико-механические свойства и структуру осадков.

4. Теоретические и экспериментальные исследования влияния гидродинамических параметров потока ЭС на формирование КЭП.

5. Технологический процесс и оснастка для нанесения покрытий на быстроизнашиваемые детали сельскохозяйственных машин.

Результаты исследований регулярно докладывались на постоянно действующем семинаре факультета механизации сельского хозяйства БГСХА, на Всесоюзной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов (г.Воронеж в 1997 г.), трех межвузовских научно-практических конференциях (г.Брянск в 1997 г. и 1998 г., г. Орел в 1998 г.).

Работа выполнялась в лаборатории гальванических покрытий кафедры Тракторов и автомобилей и на кафедре «ТКМ и ремонт.

1—1 с" и и и машин" Брянской государственной сельскохозяйственной академии в период с 1996. 1999 гг.

Автор выражает глубокую признательность и благодарность научному руководителю, заведующему кафедры «Тракторы и автомобили», доктору технических наук, профессору Г. В. Гурьянову и коллективам кафедр за участие в обсуждении результатов, ценные замечания и практическую помощь.

1.СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА.