Відновлення бронзових втулок сільськогосподарської техніки нанесенням антифрикційних композиційних електролітичних покриттів на основі міді проточним способом

Размещено на http://www.allbest.ru/

КІРОВОГРАДСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

УДК 621.357.77

Відновлення бронзових втулок сільськогосподарської техніки нанесенням антифрикційних композиційних електролітичних покриттів на основі міді проточним способом

Спеціальність: 05.05.11 - Сільськогосподарські машини

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Солових Андрій Євгенович

Кіровоград 1999

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана на кафедрі експлуатації та ремонту машин Кіровоградського державного технічного університету (КДТУ).

Науковий керівник: доктор технічних наук, професор Черновол Михайло Іванович, Кіровоградський державний технічний університет, ректор, завідувач кафедри "Експлуатація та ремонт машин".

Науковий консультант: кандидат технічних наук, доцент Наливайко Володимир Миколайович, Кіровоградський державний технічний університет, доцент кафедри "Експлуатація та ремонт машин".

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, старший науковий співробітник Молодик Микола Володимирович, Інститут механізації та електрифікації сільського господарства Української академії аграрних наук, заступник директора з наукової роботи;

кандидат технічних наук, доцент Тіунов Віктор Меркурійович, директор підприємства "Механічний завод" ВАТ "Друкмаш" (м. Кіровоград).

Провідна установа: Харківський державний технічний університет сільського господарства МінАПК України, кафедра “Ремонт машин”

Захист відбудеться 1 липня 1999 р. о 1300 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К 23.073.01 в Кіровоградському державному технічному університеті за адресою: 316050, м. Кіровоград, пр. Правди, 70-А.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Кіровоградського державного технічного університету за адресою: 316050, м. Кіровоград, пр. Правди, 70-А.

Автореферат розісланий 31 травня 1999 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради, кандидат технічних наук, доцент В.М.Каліч

АНОТАЦІЯ

електроліз осадження мідь

Солових А.Є. Відновлення бронзових втулок сільськогосподарської техніки нанесенням антифрикційних композиційних електролітичних покриттів на основі міді проточним способом. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.05.11 - Сільськогосподарські машини, Кіровоградський державний технічний університет, Кіровоград, 1999 р.

В дисертації розглянуто питання технології відновлення бронзових втулок електролітичними композиційними покриттями на основі міді проточним способом. Основною метою досліджень було підвищення довговічності бронзових втулок сільськогосподарської техніки нанесенням самозмащувальних композиційних електролітичних покриттів. Поставлена мета була досягнута завдяки теоретичному дослідженню процесів транспортування частинок ДФ до катоду, їх осадження на поверхні і зарощування металом. Експериментальними дослідженнями було доведено, що процес осадження суттєво інтенсифікується при використанні тангенціальної подачі ЕС. Результати теоретичних та експериментальних досліджень було покладено в основу розробленого нового, більш ефективного способу відновлення бронзових втулок . Розроблена технологія ремонту прийнята до впровадження на Олександрійському авторемонтному заводі Кіровоградської області.

Ключові слова: електроліт - суспензія, антифрикційні покриття, мідь, втулка, концентрація, полімер, тангенціальна подача, поле відцентрових сил, дисперсна фаза, зчепленність, величина зносу, установка, внутрішнє напруження.

SUMMARY

Solovyh A.E. Restoration of bronze bushes of agricultural machinery by application of antifriction composition electrolytic on the basis of copper by turning method.

Dissertation for a degree of candidate of engineering sciences on the speciality 05.05.11 - Agricultural machines, Kirovograd State Technical University, Кirovograd, 1999. Hand-written.

The problem of technology of bronze bushes by electrolytic composition coatings on the basis of copper by turning method has been raised in the dissertation. The main objective of the research was inerease of longevity of bronze bushes of agricultural machinery by application of self - lubricating electrolytic composition coatings. The raised problem was solved due to theoretical research of processes of DF particles transportation to a cathode, their deposition on the surface metal and obliteration. Was proved by experimental research that the deposition process becomes more intensified when using tangential feed еlectrolyte - suspension into electrolytic cell. The results of theoretical and experimental research were asumed as a basis for the developed new and more effective method of bronze bushes restoration. The developed repair technology as been introduced at Aleksandriya motor - car repairing works of Kirovograd region.

Key words: Electrolyte - suspension, antifrictional coatings, copper, bush, concentration, polymer, tangential feed, field of centrifugal forces, dispersion phase, adhesiveness, value of wear, unit, internal stresses.

АННОТАЦИЯ

Соловых А.Е. Восстановление бронзовых втулок сельскохозяйственной техники нанесением антифрикционных композиционных электролитических покрытий на основе меди проточным способом.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.05.11 - Сельскохозяйственные машины, Кировоградский государственный технический университет, Кировоград, 1999 г. - Рукопись.

В диссертации дан анализ существующих способов восстановления внутренних поверхностей бронзовых втулок, на основании чего основной целью исследования выбрано нанесение на изношенные поверхности антифрикционных композиционных электролитических покрытий проточным способом.

Рассмотрено влияние тангенциальной подачи электролита - суспензии в электролитическую ячейку при проточном электролизе, установлены аналитические зависимости для определения технологических параметров проточного осаждения КЭП при тангенциальной подаче электролита - суспензии в электролитическую ячейку.

Изучено влияние гидродинамических параметров потока электролита - суспензии на структуру и состав покрытий на основе меди с включениями дисульфида молибдена и фенилона, определены оптимальные режимы электролиза. Экспериментально доказано, что процесс осаждения существенно интенсифицируется при использовании тангенциальной подачи электролита - суспензии в электролитическую ячейку. Исследованы физико - механические и антифрикционные свойства КЭПМ.

Результаты теоретических и экспериментальных исследований положены в основу нового, более эффективного способа восстановления бронзовых втулок который прошел эксплуатационные испытания. Разработанная технология восстановления внутренних поверхностей шатунных втулок принята к внедрению на Александрийском авторемонтном заводе Кировоградской области.

Ключевые слова: электролит - суспензия, антифрикционные покрытия, медь, втулка, концентрация, полимер, тангенциальная подача, поле центробежных сил, дисперсная фаза, сцепляемость, величина износа, установка, внутренние напряжения.

1. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Інтенсифікація сільського господарства однією з найважливіших поставила проблему підвищення довговічності сільськогосподарської техніки, ефективності її застосування, рівня технічного обслуговування, зберігання та ремонту, при якому основні витрати приходяться на запасні частини. Великі резерви у підвищенні ресурсу відремонтованих машин, значному скороченні запасних частин та економії суспільної праці ховаються у відновленні деталей. Однією з найбільш масових груп деталей сільськогосподарських машин які потребують відновлення є бронзові втулки.

За даними ГОСНИТИ більше 85% деталей тракторів і автомобілів і 95% деталей двигунів вибраковуються при величині зносу менш ніж 0,3 мм, при цьому більше 80% складає знос як зовнішніх, так і внутрішніх циліндричних поверхонь. Більшість з них доцільно відновлювати гальванічними способами, в розробку яких великий внесок внесли вчені Мєлков М.П., Петров Ю.М., Рев'якін В.П., Сайфуллін Р.С., Гур'янов Г.В., Батищев А.М., Косов В.П., Гологан В.Ф., Маліков І.І. та інші.

В ремонтному виробництві все більш широке застосування знаходять композиційні електролітичні покриття (КЕП), що являють собою металеву матрицю з відносно рівномірно розподіленими в ній дисперсними частинками наповнювача. Комбінаціями різноманітних матеріалів матриць і дисперсної фази (ДФ) вдається не тільки отримати велику кількість різних типів КЕП, але й направлено змінювати властивості композитів у відповідності із заданими умовами експлуатації.

Особливий інтерес в області відновлення і зміцнення поверхонь деталей машин представляють КЕП триботехнічного призначення, тобто зносостійкі і антифрикційні покриття. Серед останніх найбільш раціональне нанесення КЕП, матрицею яких є мідь, що відрізняється підвищеною теплопровідністю, а в якості другої фази використовують дрібнодисперсні порошки матеріалів, які мають високі антифрикційні властивості.

Зв'язок роботи з науковими програмами та темами. Робота виконувалася у відповідності з координаційним планом №17 "Нові конструкційні матеріали і високоефективні технології виробництва" міжвузівських наукових та науково-технічних програм на 1997 - 1999 р.р. (наказ Міністерства освіти України №37 від 13.02.96 р., п.1) з пріоритетного напрямку розвитку науки і техніки “Екологічна чиста енергетика та ресурсозберігаючі технології” і планом науково-дослідних робіт КДТУ за тематикою “Розробка та впровадження нових технологій у виробництві та ремонті сільськогосподарської техніки”.

Мета і задачі дослідження. Метою дослідження було підвищення довговічності бронзових втулок сільськогосподарської техніки нанесенням самозмащувальних композиційних електролітичних покриттів на основі міді проточним електролізом. Для досягнення поставленої мети в роботі вирішувались такі задачі:

1. Теоретично обгрунтувати вплив проточного електролізу з накладанням відцентрового поля на підвищення якості композиційних електролітичних покрить на основі міді (КЕПМ), що осаджуються.

2. Встановити аналітичні залежності для технологічних параметрів процесу осадження.

3. Вивчити вплив гідродинамічних параметрів електроліта-суспензії на склад і якість КЕПМ.

4. Дослідити структуру, основні фізико - механічні та антифрикційні властивості КЕПМ.

5. Розробити технологію і установку для відновлення бронзових втулок нанесенням КЕПМ проточним електролізом з діаксиальною подачею електроліта-суспензії (ЕС);

6. Дати техніко-економічну оцінку ефективності і рекомендації по впровадженню запропонованої технології.

Наукова новизна одержаних результатів.

1. Дано теоретичне обгрунтування впливу проточного електролізу з накладанням відцентрового поля на умови осадження КЕП на основі міді.

2. Встановлені аналітичні залежності для технологічних параметрів процесу електролізу.

3. Вивчено вплив гідродинамічних параметрів ЕС на склад, структуру і властивості покриттів.

4. Розроблено спосіб та установка для нанесення КЕП на основі міді проточним електролізом з тангенціальною подачею в електролітичні чарунки електроліту-суспензії.

Практичне значення одержаних результатів. На основі результатів досліджень розроблена технологія відновлення бронзових втулок сільськогосподарської техніки антифрикційними композиційними електролітичними покриттями на основі міді проточним способом, що дозволяє підвищити зносостійкість спряжень в 2,8...4,1 рази у порівнянні з серійними.

Розроблена промислова установка для проточного нанесення КЕП на зношені поверхні втулок шатунів без їх випресовування і запресовування.

Особистий внесок автора. Автором проведено аналіз існуючих способів відновлення внутрішніх поверхонь бронзових втулок; запропонований проточний спосіб нанесення антифрикційних КЕПМ з тангенціальною подачею ЕС у електролітичну чарунку; розглянуті основні етапи механізму формування КЕП при даному способі електролізу; встановлені аналітичні залежності для визначення оптимальної швидкості подачі ЕС та висоти циліндричної поверхні з максимальним вмістом в КЕП дисперсної фази; проведені експериментальні дослідження структури та властивостей покрить, а також експлуатаційні випробування відновлених деталей відповідно поставленим задачам.

Апробація результатів дисертації. Основні положення і результати дисертаційної роботи були заслухані на науково-технічних конференціях викладачів, аспірантів та співробітників Кіровоградського інституту сільськогосподарського машинобудування (м. Кіровоград, 1996-1998 р.р.), на міжнародних науково-технічних конференціях: присвяченій 75-річчю академіка Ю.М.Петрова (Республіка Молдова, м.Кишинів, 1996р.); “Проблеми розробки, виробництва, експлуатації та ремонту під'йомно-транспортних, будівельних та шляхових машин” (м. Кіровоград, 1996 р.); “Математические модели физических процессов и их свойства” (Росія, м. Таганрог, 1997 р.); “Проблемы конструирования, производства и эксплуатации сельскохозяйственной техники” (м. Кіровоград, 1997 р.) “Математика в индустрии” (Росія, м. Таганрог, 1998 р.); присвяченій 65-ти річчю державному аграрному університету Республіки Молдова (м. Кишинів, 1998 р.).

Публікації. Основні результати досліджень опубліковані в 10 наукових роботах.

Обсяг і структура роботи. Дисертаційна робота складається з вступу, шести розділів, загальних висновків, списку використаної літератури, який нараховує 115 найменування і додатків. Загальний обсяг дисертації складає 163 сторінки, 9 таблиць, 65 рисунків, тощо.

2. ЗМІСТ РОБОТИ

Вступ. Обгрунтована актуальність дисертаційної роботи, стан наукової проблеми, мета та наукові задачі дослідження.

Розділ 1. ”Стан питання та задачі дослідження”. На основі літературного огляду дано класифікацію існуючих способів відновлення внутрішніх поверхонь бронзових втулок, згідно якої всі методи можна поділити на дві основні групи: відновлення розмірів зношених поверхонь пластичним деформуванням та нанесенням покриттів. Проведено аналіз способів що входять у зазначені групи.

Особливу увагу надано різним видам КЕП, умовам їх отримання, структурі та основним властивостям. Великий вклад в теорію та практику формування і застосування КЕП внесли роботи Р.С. Сайфуліна, Ю.М. Петрова, Л.І. Антропова, Ю.М. Лебединського, І.Н. Бородіна, Г.В. Гур'янова, В.Ф Молчанова, М.І. Черновола, І.З. Прибиш, І.Г. Хабібуліна, М.І. Бикової, Л.М. Акулової та інших авторів.

Відзначено що при електролітичному осадженні проточні способи відновлення деталей забезпечують підвищення продуктивності процесу у порівнянні з ванним способом, а також одержуються дрібнодисперсні структури осадків з підвищеною твердістю і зниженими за величиною залишковими напруженнями. Високі антифрикційні властивості мають самозмащувальні композиційні електролітичні покриття на основі міді. Процес утворення КЕП, рівномірність розподілу дисперсної фази, її кількість залежить від способу підводу частинок до катоду, і здатності утримання їх протягом часу потрібного для зарощування електролітичною міддю. Існуючі способи транспортування частинок (перемішування електроліту), мають суттєві недоліки: не забезпечують рівномірного вмісту частинок в КЕП; потребують додаткових пристроїв і збільшених енергетичних витрат; ускладнюють осадження покриттів на внутрішні поверхні тощо.

В літературі відсутні теоретичні та експериментальні дослідження проточного способу нанесення КЕП, зокрема впливу гідродинамічного потоку з накладанням відцентрового поля на дисперсні частинки при формуванні КЕП.

Проведений огляд і аналіз дозволив визначити мету роботи та сформулювати основні задачі дослідження.

Розділ 2. “Теоретичні передумови до поліпшення умов утворення КЕП проточним способом при тангенціальній подачі ЕС”. Включення дисперсної фази (ДФ) в КЕП є результат складної взаємодії частинок з гідродинамічними, електричними, концентраційними полями електроліта та поверхнею металу. В роботі проведено аналіз процесів транспортування частинок до катоду, їх осадження на поверхні і зарощування металом, враховано особливості процесу, механізм формування КЕП на наступних стадіях: перенос ДФ в приелектродну область; затримування частинок ДФ біля катоду; гетероодагуляція частинок ДФ на катоді; зарощування частинок металом.

Розглянуто вплив тангенціальної подачі ЕС в електролітичну чарунку при проточному електролізі. Тангенціальна подача надає рідині ЕС обертальний рух, чим забезпечує спіралеподібне сходжувальне переміщення вздовж внутрішньої поверхні катоду (рис. 1). Радільна сила, що виникає при цьому, сприяє доставці частинок ДФ до катоду, створює біля нього концентрацію частинок більшу ніж в загальному об'ємі ЕС. Ця обставина важлива для виключення можливості коагуляції частинок, а збільшуючи стабільність ЕС відповідно підвищуємо властивості КЕП.

При обертальному русі потоку на частинки ДФ діють відцентрові сили, що суттєво впливають на утримання частинок біля катоду і "прориву" розклинюючих прошарків.

В основу розрахунків технологічних параметрів та одержання їх аналітичних виразів покладено рівняння масопереносу з урахуванням фізичних явищ, що протікають як в об'ємі ЕС, так і в прикатодній області на певних стадіях процесу формування покриття.

Встановлений стаціонарний режим потоку ЕС, який регулярно гладким чином обтікає внутрішню поверхню описується рівнянням

, (1)

де С, V, dp - відповідно концентрація, усереднена швидкість та діаметр частинок ДФ; F - результуюча сил, що діють на частинку ДФ; - динамічна в'язкість ЕС; D - коефіцієнт дифузії.

При накладанні поля відцентрових сил рівняння (1) для поздовжнього напрямку прийме вигляд

, (2)

де C=C(z)- концентрація частинок ДФ по висоті L електролізера; Fz- результуюча сил діючих на частинку вздовж осі 0z; Vz- складова швидкості вздовж осі 0z.

А в радіальному напрямку

, (3)

де r- радіус циліндричної поверхні ЕС співвісної катоду і аноду; Vr- швидкість частинки ДФ на даній циліндричній поверхні; Fr- результуюча сил діючих на частинку в радіальному напрямку.

Розв'язування рівнянь (2) і (3) дало можливість одержати аналітичні вирази для технологічних параметрів осадження КЕП:

Швидкість подачі ЕС

, (4)

(5)

де Ra, Rk, R - відповідно радіус анода, катода та трубопроводу; k - коефіцієнт опору середовища ЕС; kтр - коефіцієнт тертя.

Оптимальна висота поверхні осадження

, (6)

де С0 - концентрація частинок ДФ біля поверхні анода; э - густина ЕС.

Розподіл концентрації частинок ДФ в ЕС в поздовжньому напрямку

. (7)

Розподіл концентрації частинок ДФ в ЕС в радіальному напрямку

, (8)

де р - густина ДФ; Vr max - максимальна швидкість частинки в радіальному напрямку.

Розділ 3. “Програма та методика досліджень”. Для досягнення визначеної мети та розв'язання поставлених задач запропонована наступна загальна методика досліджень: дослідження умов утворення самозмащувальних композиційних покриттів на основі міді при проточному осадженні; вивчення структури та субмікроструктури КЕП; дослідження фізико-механічних і експлуатаційних властивостей КЕП на основі міді; розробка технології відновлення бронзових втулок, проведення експлуатаційних випробувань деталей відновлених у проточному електроліті мідніння.

Для проточного нанесення КЕП була розроблена установка, принципова схема якої наведена на рис. 2.

В якості антифрикційної дисперсної фази при отриманні КЕПМ були вибрані дисульфід молібдена та ароматичний поліамід фенилон П, що володіють низьким коефіцієнтом тертя. Покриття осаджували з сульфатного електроліту мідніння (CuSO45H2O - 200кг/м3; H2SO4 - 50кг/м3).Основні режими брались постійними для умов проточного мідніння (Dк=1 кА/м2, температура електролізу 293…298К). Концентрація ДФ змінювалась в межах: для фенилону 0…40 кг/м3, для дисульфіду молібдену 0…120 кг/м3.

Для вивчення складу покриттів, структури та субмікроструктури КЕПМ, мікротвердості, шорсткості поверхні, зчеплення покриттів з основним металом, антифрикційних та зносостійких властивостей використовували зразки, виготовлені з бронзи Бр ОЦС-5-5-5. Вивчення мікроструктури проводили за допомогою світлових мікроскопів МИМ-8М, NEOPHOT21, ZEITZ-9 та растрової мікроскопії (ISM25S, "Camebax mikzobeam").Дослідження тонкої структури здійснювали методом рентгеноструктурного аналізу на дифрактометрі УРС-50НМ. Вимірювання мікротвердості проводили на мікротвердомірі японської фірми "ШИМАДЗО".Шорсткість поверхні вимірювали за допомогою профілографів-профілометрів моделі 201 заводу "Калібр" і "Talysarf-5" фірми "Taylor Hobson" відповідно ГОСТ 2786-73.

Механічну міцність і пластичність оцінювали з використанням спеціальної приставки до прибору ПМТ-3 за границею міцності на розрив та відносному подовженні електролітичних осаджень. Міцність зчеплення осадження з матеріалом основи визначали методом нормального відриву.

Антифрикційні та зносостійкі властивості КЕП досліджували на машині СМЦ-2 за схемою "ролик-колодочка". Паралельно з визначенням зносу вивчалась шорсткість поверхні тертя та її морфологія.

Статистичну обробку та аналіз експериментальних даних проводили з використанням пакету математичних програм "MathCAD 7,0+".

Розділ 4. “Вплив гідродинамічних параметрів потоку електроліта-суспензії на структуру і склад КЕПМ”. Розподіл частинок ДФ, як показали експериментальні дослідження, у радіальному перерізі (рис. 3) і по висоті електролітичної чарунки (рис. 4) нерівномірний. Концентрація ДФ поблизу катоду при тангенціальній подачі ЕС, як частинок дисульфіду молібдену (крива 1), так і фенилона (крива 2), значно перевищують її концентрацію біля анода. Причому інтенсивність зростання по мірі віддалення від центру чарунки у дисульфіда молібдена вища ніж у фенилона. Концентрація ДФ по мірі віддалення від підвідного трубопроводу у вертикальній площині в прикатодному просторі зменшується.

Вивчення впливу швидкості і напрямку подачі на склад КЕП показало що, зміна напрямку подачі ЕС з осьової на тангенціальну збільшує вміст ДФ в осадку в 1,4…1,6 рази (рис. 5). Оптимальними швидкостями руху ЕС, що забезпечують максимальне включення частинок ДФ у покритті для фенилона - 0,5…0,8 м/с, для дисульфіду молібдена - 0,6..1,0 м/с.

З зростанням концентрації ДФ в ЕС підвищується і кількість дисперсних частинок в покритті (рис. 6). Виявлено, що оптимальною концентрацією для фенилона є 20…30 кг/м3 а для дисульфіду молібдена - 80…90 кг/м3. Подальше підвищення вмісту ДФ в ЕС практично не впливає на склад КЕП.

Розділ 5. “Дослідження структури та властивостей антифрикційних композиційних електролітичних покриттів на основі міді”. Експериментальні дослідження властивостей нанесених КЕП показали, що з введенням в мідні покриття ДФ їх механічні характеристики змінюються несуттєво: мікротвердість та міцність підвищується у 1,20…1,25 рази для фенилону і 1,25…1,40 для дисульфіда молібдена. В той же час зносостійкість КЕП з фенилоном в 2,0…2,2 рази а з дисульфідом молібдена в 2,9…3,5 рази вища за електролітичну мідь.

Дослідження комплексу основних властивостей, які характеризують якість деталей сільськогосподарської техніки антифрикційними КЕП на основі міді одержані проточним способом з тангенціальною подачею ЕС показали, що оптимальною концентрацією фенилона в ЕС є 20…30 кг/м3 а дисульфіду молібдена - 80…90 кг/м3. КЕП з вказаним вмістом частинок другої фази ЕС мають найбільшу механічну міцність та високі антифрикційні властивості.

Розділ 6. “Технологічний процес та установка для відновлення втулок проточним осадженням КЕП. Експлуатаційні випробування відновлених деталей. Техніко-економічна оцінка запропонованої технології”. Розроблено технологічний процес відновлення внутрішніх поверхонь втулок, який складається із наступних операцій: механічної обробки, хімічного обезжирення і травлення, монтажу шатунів, проточного мідніння, демонтажу, нейтралізації і механічної обробки. Для здійснення технологічної операції проточного мідніння була спроектована і виготовлена установка для нанесення КЕП одночасно на внутрішні поверхні восьми втулок без їх випресовки з шатунів.

Перевірка працездатності деталей, відновлених за розробленою технологією в умовах експлуатації проводилась на деталях вузлів тертя дизельних двигунів тракторів і автомобілів в КДСП "Мрія" Компаніївського району Кіровоградської області. Результати випробувань показали, що зношування покриттів знижується в 3,9…4,1 рази а спряження деталей у 2,8…3,6 рази у порівнянні з серійними.

Розроблена технологія відновлення бронзових втулок верхніх головок шатунів двигунів внутрішнього згоряння нанесенням КЕПМ прийнята до впровадження на Олександрійському АРЗ Кіровоградської області.

Річний економічний ефект від впровадження запропонованої технології при відновленні 1 м2 зношеної поверхні складає 90,6 грн.

ВИСНОВКИ

Одним з перспективних шляхів підвищення довговічності деталей тракторів, автомобілів та сільськогосподарських машин є застосування при відновленні композиційних електролітичних покрить на основі міді, одержаних проточним способом з суспензій, які являють собою електроліти мідніння з добавкою певної кількості антифрикційного дисперсного порошку.

Розглянуті основні етапи механізму формування КЕП при проточному міднінні і вплив на нього тангенціальної подачі ЕС в електролітичну чарунку; характер обтікання ЕС циліндричної поверхні деталі, що відновлюється.

Встановлені аналітичні залежності для оптимальної швидкості подачі ЕС (4) і висоти циліндричної поверхні (6) з максимальним вмістом в КЕП дисперсної фази.

Виявлено вплив гідродинамічних параметрів потоку ЕС на структуру, склад та продуктивність процесу осадження: зміна напряму подачі ЕС з осьової на тангенціальну збільшує вміст ДФ у прикатодній зоні і в КЕП в 1,4…1,6 рази; максимальний вміст фенилону у покритті складає 24,5 об'єм. %, а дисульфіда молібдену - 17,5 об'єм. % при швидкості подачі ЕС, відповідно, 0,6 м/с та 0,8 м/с; тангенціальна подача підвищує продуктивність нанесення КЕП у 1,15…1,20 рази.

Наявність порошкоподібної ДФ у покритті обумовлює зростання щільності дислокацій та подрібнення блоків мозаїки мідної матриці, що підвищує мікротвердість і міцність покрить у 1,20…1.25 рази для фенилону і у 1,25…1,40 рази для дисульфіда молібдену при незначному зниженні їх пластичності і практично не впливає на внутрішні розтягуючі напруження першого роду і зчепленість електролітичних осадків, їх значення залишаються на рівні чистих мідних покрить.

Встановлено, що зносостійкість КЕП з фенилоном у 2,0…2,2 рази, а з дисульфідом молібдену у 2,9…3,5 рази вищі ніж електролітичної міді; тривалість припрацювання при цьому скорочується у 1,9…2,1 рази.

Розроблена технологія та установка для відновлення деталей КЕП на основі міді. Для промислового впровадження оптимальними є наступні склад і режими осадження: CuSO45H2O - 200…250 кг/м3; H2SO4 - 50…70 кг/м3; pH 0,6…1,0; дрібнодисперсний порошок фенилону - 20…30 кг/м3 або дисульфіда молібдену - 80…90 кг/м3; температура 293…303 К; густина струму - 1кА/м2; швидкість подачі ЕС - 0,6…0,8 м/с; перемішування і транспортування ЕС повітряне.

Проведені експлуатаційні випробування вузлів тертя з деталями, відновленими КЕП, показали, що з введенням у покриття антифрикційних частинок, зношення спряження зменшується у 3,2…5,2 рази у порівнянні з деталями відновленими електролітичною міддю і у 2,8…4,1 рази у порівнянні з серійними деталями.

Річний економічний ефект від впровадження запропонованої технології при відновленні 1 м2 зношеної поверхні складає 90,6 грн.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ РОБІТ, ЯКІ ВИСВІТЛЮЮТЬ ОСНОВНІ ПОЛОЖЕННЯ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Солових Є.К., Солових А. Є. До питання визначення товщини твердозмащувальної плівки, що формується композиційним покриттям у процесі тертя // Розробка і технологія виробництва сільськогосподарських машин. - Київ: ІСДО, 1994. - с. 48-51

2. Черновол М.І., Наливайко В.М., Солових Е.К., Солових А.Е. Проточне мідніння шатунових втулок двигунів внутрішнього згорання// Проблеми розробки, виробництва та експлуатації сільськогосподарської техніки.- Кіровоград: КІСМ.- 1995.- с. 84-88.

3. Черновол М.І.,Наливайко В.М., Солових Є.К., Солових А.Є., Шепеленко І.В. Вплив вихідної поверхні на шорсткість електролітичних полімерометалічних покрить// Конструювання, виробництво та експлуатація сільськогосподарських машин.- Кіровоград: КІСМ.- 1996.- випуск 24-26.- с. 127-130.

4. Черновол М.І., Наливайко В.М., Солових Є.К., Солових А.Є., Шепеленко І.В. Підвищення довговічності деталей сільськогосподарських машин нанесенням електролітичних полімерометалічних покрить на основі міді// Конструювання, виробництво та експлуатація сільськогосподарських машин.- Кіровоград: КІСМ.- 1996.- випуск 24-26.- с. 131-135.

5. Наливайко В.Н., Соловых А.Е., Шепеленко И.В. Нанесение композиционных электролитических покрытий проточным меднением// Труды международного научно-технического симпозиума, посвященного 75-летию со дня рождения академика Ю.Н. Петрова.- Кишинев: ГАУМ.- 1996.-с. 33-36.

6. Наливайко В.Н., Соловых Е.К., Солових А.Е. Установка для проточного нанесения композиционных электролитических покрытий// Труды Таврической государственной агротехнической академии.- Мелитополь: ТГАТА.- 1997.- вып. 3.- с. 50-54.

7. Соловых А.Е., Крылов А.В., Абрамович Т.М. Новые способы получения полимерометаллических покрытий для восстановления деталей сельскохозяйственной техники// Проблеми конструювання, виробництва та експлуатації сільськогосподарської техніки: Збірник наукових праць.- Кіровоград: КІСМ.- 1997.- с. 266-268.

8. Наливайко В.Н., Соловых А.Е., Шепеленко И.В. Модель получения композиционных электролитических покрытий проточным методом// Труды Междунар. конф. “Математические модели физических процессов и их свойства”.- Таганрог: ТГПИ.- 1997.- с. 69.

9. Черновол М.И., Наливайко В.Н., Соловых Е.К., Соловых А.Е. Использование электролитических полимерометаллических покрытий на основе меди в ремонтном производстве// Збірник наукових праць Кіровоградського інституту сільськогосподарського машинобудування.- Кіровоград: КІСМ.- 1998.- вип. 2.- с. 26-28.

10. Соловых А.Е. Полуавтоматическая установка для проточного осаждения композиционных электролитических покрытий// Збірник наукових праць Кіровоградського державного технічного університету.- Кіровоград: КДТУ.- 1999.- вип. 5.- с. 54-57

Размещено на Allbest.ru