Повышение работоспособности судовых технических средств за счет применения износостойких материалов и технологий для защиты и восстановления быстроизнашивающихся деталей

• Автор: Донских, Дмитрий Фаритович
• Шифр специальности: 05.08.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 141 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. Условия эксплуатации судового оборудования и моделирование
основных процессов изнашивания деталей
1.1. Необходимость борьбы с гидро-абразивным износом
деталей земснарядов
1.2. Особенности эксплуатации земснарядов
1.3. Выводы по 1 главе
2. Защита грунтовых насосов от изнашивания ведущих деталей за
счёт использования легированных сплавов
2.1. Некоторые условия использования легированных сплавов
2.2. Применение хромоникелевых сталей
2.3. Применение хромомарганцевых сталей
2.4. Технология изготовления литых деталей грунтонасосов
2.5. Выводы по 2 главе
3. Структурно-энергетическая модель гидроабразивного
изнашивания материалов
3.1. Стенды для испытаний материалов и покрытий на износ
3.2. Исходная модель контактного взаимодействия
3.3. Единичный объём наклёпанного металла
3.4. Уравнение гидроабразивного изнашивания
3.5. Влияние на износ крупности абразивных частиц
3.6. Влияние на износ угла атаки абразивных частиц
3.7. Влияние на износ скорости удара абразивных частиц
3.8. Оценка эрозионной стойкости сталей и сплавов по энергетическому критерию
3.9. Соотношение между коэффициентом износостойкости металлов при абразивной и кавитационной эрозии с учётом жесткости напряженного состояния поверхности

3.10. Выводы по 3 главе
4. Моделирование процессов вихреобразования в вихревых насосах
4.1. Влияние режимов работы и структуры двухфазного потока
на гидроабразивный износ грунтовых насосов
4.2. Метод снижения интенсивности изнашивания ведущих
деталей фунтовых насосов
4.3. Выводы по 4 главе
5. Надёжность деталей шарнирного соединения черпаковой цепи земснарядов
5.1. Введение
5.2. Износостойкость пальцев из стали 1 ЮГ 13 с добавлением хрома, ванадия и титана
5.3. Наплавка черпаковых деталей
5.4. Упрочнение черпаковых пальцев термической и химико-термической обработкой
5.5. Упрочнение пальцев пластическим деформированием
5.6. Износостойкость сталей и деталей земснарядов при абразивном изнашивании, упрочнённых поверхностным электролизным борированием
5.7. Выводы по 5 главе
Общие выводы
Список библиофафических источников

ВВЕДЕНИЕ
В диссертации рассмотрены вопросы надёжности ведущих деталей рабочих устройств (РУ) судов технического флота (СТФ), подвергающихся в эксплуатационных условиях высоким давлениям, динамическому воздействию со стороны неоднородных коррозионно-активных внешних (рабочих) сред и, как следствие, - весьма интенсивному изнашиванию деталей, скорость которого в ряде случаев превышает 0,1 мм/ч, что приводит к потере работоспособности РУ и к выводу СТФ из эксплуатации. Приведены результаты аналитического и лабораторного (на стендах) моделирования процессов изнашивания РУ и натурных испытаний широкого круга металлических материалов и покрытий (износостойких наплавок, электролизного борирования образцов и деталей РУ). Исследованы критерии износостойкости материалов и покрытий; предложены методы расчетной оценки долговечности оборудования по энергетическим критериям.
Актуальность работы. В настоящее время обеспечение достаточной надёжности оборудования машин и механизмов в различных отраслях народного хозяйства РФ представляет собой проблему государственной важности. Это связано во многих случаях с аварийными ситуациями, возникающими при эксплуатации разнообразных технических средств и оборудования, исчерпавших свой ресурс вследствие старения материалов и конструкций, а также из-за предельного изнашивания ответственных деталей.
Последнее в полной мере относится к техническим средствам в гидротехническом гражданском, промышленном и дорожном строительстве, при добыче и перегрузке нерудных строительных материалов и в ряде других случаях, когда ответственные детали машин и механизмов подвергаются воздействию абразивных сред. Так, например, рабочие устройства судов технического флота, а именно: детали многочерпаковых земснарядов,

особенно в литом состоянии, сталь обладает более низкими механическими свойствами. Наиболее сильно понижается ударная вязкость.
Оценка обрабатываемости резанием производилась путем сравнения скоростей резания исследуемых сталей 25Х4Г2 и 30Х9Г10 и эталонных 35Х и 45 для 100-минутной стойкости резцов из твердого сплава Т5К10. Было установлено, что по обрабатываемости отожженные стали 45Х, 45 и 30Х4Г2 находятся примерно на одном уровне и превосходят обрабатываемость стали 30Х9Г10 в 4 раза. Данные по свариваемости и восстановлению наплавкой С г — Мп сталей приведены в работе [40].

<>ь>

ЩС 45

И И
«г” И НРС
И" а1
43 «ь 'ИКС
МПа

ь——«! - —<
икс

0,1 0,15 0,20 0,25 С,°/е

1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 Сг,уа

МПа -%
600 -3
500 -г
400 -1
300 .0
икс

г~, |Ч

0,75 7,0 1,25 1,5 1,75т,°/о
Рис. 7. Механические свойства и относительная износостойкость при ГА изнашивании литой Сг - Мп стали: а — в зависимости от содержания С при 1,9 % Сг и 1,8 % Мп; б — в зависимости от содержания Сг при 0,33 % С и 1,75 % Мп; в - в зависимости от содержания
Мп при 0,33 % С и 2 % Сг
Из сопоставления рис. 6 и 7 следует, что характер изменения механических свойств Сг - Мп сталей перлитного класса в зависимости от содержания С, Сг и Мп соответствует характеру изменения аналогичных