Износостойкость покрытий плазменно-электролитического оксидирования, модифицированных нанопорошком СuO

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Износостойкость покрытий плазменно-электролитического оксидирования, модифицированных нанопорошком СuO

В условиях граничной смазки или взаимодействия без смазочного материала, которые возникают в аварийных ситуациях, а также в периоды приработки, начала или окончания работы машины, рабочая поверхность детали подвижного соединения, упрочненная плазменно-электролитическим оксидированием (ПЭО), вызывает значительный износ ответной детали типа «вал» при их взаимодействии, за счет чего происходит снижение износостойкости подвижного соединения в целом. В связи с этим в ПЭО-покрытие необходимо внедрить материалы, которые могут уменьшить коэффициент трения в подвижном соединении [1]. На основании анализа литературных данных и собственных проведенных исследований нами было сделано предположение, что таким материалом могут являться частицы CuO. Способом их включения в ПЭО-покрытие, может служить дуговой электрофорез. Частицы CuO в виде порошка, содержащиеся в клеевом составе, наносятся на поверхность уже сформированного оксидокерамического покрытия и высушиваются. Их включение в состав упрочненного слоя осуществляется в электролитической ванне под действием искровых разрядов.

Для установления влияния частиц нанопорошка CuO, после модифицирования ПЭО-покрытия, на износостойкость подвижного соединения были проведены сравнительные испытания на изнашивание, в ходе которых контролировался коэффициент трения. В качестве примера была выбрана пара трения «поршень - стенка гидроцилиндра». Данные детали достаточно часто производят из литейного алюминиевого сплава АК7 ч и стали 40Х соответственно.

Материалом для изготовления образцов служил сплав АК7 ч. На торцевой поверхности образцов способом ПЭО формировали оксидокерамические покрытия, которые затем шлифовали до удаления рыхлого слоя и шероховатости R_a=0,32…0,63 мкм. Пористость ПЭО-покрытий изменяли, варьируя температурой электролита. Далее на поверхность ПЭО-покрытия с пористостью 12% наносили раствор-носитель и высушивали его. Затем, используя способ дугового электрофореза, частицы нанопорошка CuO включали в состав ПЭО-покрытий.

Испытания образцов на изнашивание осуществляли в течение 50 ч при контактном давлении 2 МПа и скорости скольжения 1,0 м/с. В качестве смазочной среды применяли масло индустриальное - 20 по ГОСТ 20779.

После приработки и испытаний в течении 50 часов значения коэффициента трения для всех исследуемых пар трения снизились. Наибольшее снижение произошло у пары трения «сталь 40Х - ПЭО-покрытие со сквозной пористостью 12%, модифицированное СuO». Это свидетельствует о том, что включение СuO в ПЭО-покрытие способствует уменьшению коэффициента трения в подвижном соединении.

Проведенные в течение 50 часов испытания показали, что износостойкость подвижного соединения «сталь 40Х - ПЭО-покрытие модифицированное CuO» в 1,5…2 раза выше, чем у эталонной пары трения «сталь 40Х - ПЭО-покрытие». Износ образцов с ПЭО-покрытием как с модифицированием CuO, так и без него был на протяжении всех испытаний достаточно мал и к концу испытаний не превысил 3% по массе (Рис.).

плазменный электролитический оксидирование медь

Результаты сравнительных испытаний на износостойкость

Проведенный комплекс научных исследований позволил установить, что при использовании рекомендуемых составов электролитов для ПЭО и дугового электрофореза, режимов двухступенчатой обработки и состава раствора-носителя нанопорошка CuO износостойкость испытуемых подвижных соединений с ПЭО-покрытиями модифицированными частицами нанопорошка CuO в 1,5…2 раза выше, а коэффициент трения в 2 раза ниже, чем у аналогичных подвижных соединений без модифицирования упрочненного слоя, принятых за эталон сравнения. При этом, в качестве способа нанесения раствора-носителя по мимо ручного можно использовать механический способ описанный Псаревым Д.Н. в работе [2]. Он предусматривает нанесение раствора-носителя на цилиндрическую поверхность за счет частичного погружения детали в ванну с раствором-носителем, при этом деталь должна совершать вращательные движения.

Научные исследования проводились при поддержке федерального государственного бюджетного учреждения «Фонд содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере» программы «УМНИК».

Литература

1. Коломейченко А.В. Технология повышения износостойкости подвижных соединений деталей машин с МДО-покрытиями / А.В. Коломейченко, А.В. Козлов // Тр. ГОСНИТИ. - 2014. - Т. 114. - С. 104-107.

2. Псарев Д.Н. Модель формирования равномерного полимерного покрытия на наружной поверхности вращающейся цилиндрической детали [Текст] / Ли Р.И., Псарев Д.Н., // - Клеи. Герметики. Технологии. - 2015. - №2. - С. 34-38.

Размещено на Allbest.ru