Выбор и обоснование способов повышения эксплуатационной стойкости отливок центробежных насосов

• Автор: Волков, Сергей Юрьевич
• Шифр специальности: 05.16.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Магнитогорск
• Количество страниц: 158 с. : ил.

Оглавление
Введение

Г лава 1 Состояние вопроса. Постановка цели и задач исследования

1.1 Детали горно-обогатительного оборудования. Долговечность, стойкость и условия их эксплуатации

1.2 Состояние проблемы износостойкости грунтовых насосов

1.3 Влияние конструкции деталей насосов и рабочей среды на

их износостойкость

1.4 Износостойкие чугуны, применяемые для отливок деталей насосов

1.5 Методы повышения технологических и служебных свойств белых чугунов

1.5.1 Легирование

1.5.2 Рафинирование и раскисление
1.5.3 Модифицирование
Глава 2 Методика проведения исследований. Оборудование и материалы. Анализ свойств износостойких чугунов
2.1 Шихтовые материалы и выплавка сплавов
2.2 Оборудование. Определение износостойкости, литейных свойств,
металлографические исследования
2.3 Анализ износостойких чугунов
Г лава 3 Совершенствование конструкций рабочих колес грунтовых насосов путем численного моделирования гидродинамики
3.1 Моделирование работы рабочего колеса и корпуса насоса
3.2 Результаты моделирования работы рабочего колеса и корпуса насоса
3.3 Изменение геометрии рабочего колеса и корпуса на основании
результатов моделирования
Г лава 4 Изучение взаимосвзяей химического состава, структуры, механических свойств и износостойкости чугунов
4.1 Требования к высокохромистым чугунам для насосов
4.2 Анализ влияния легирующих элементов на свойства высокохромистых
чугунов
4.3 Влияние механических свойств и структуры на износостойкость
высокохромистых чугунов
4.4 Выбор химического состава
4.6 Исследование линейной усадки опытных сплавов
4.7 Оптимизация. Определение механических, специальных и литейных
свойств
Г лава 5 Опытно - промышленные испытания и внедрение в производство отливок из чугуна нового химического состава
5.1 Изготовление отливок, исследование их структуры и свойств, промышленные испытания
5.2 Экономическая эффективность использования нового состава чугуна для изготовления отливок деталей насосов
Заключение
Список литературы
Приложение

ВВЕДЕНИЕ
Одной из главных задач машиностроения является повышение долговечности и надежности машин, работающих в сложных условиях эксплуатации.
Для многих машин и механизмов надежность и долговечность тесно связаны с износостойкостью их деталей. Особенно велико значение долговечности для быстроизнашивающихся деталей горно-обогатительного оборудования, так как оно работает в условиях наиболее интенсивного абразивного износа [1-5].
Для замены износившихся деталей требуется вывод насосов из эксплуатации либо установка дублирующих насосов по основным технологическим переделам, при этом увеличивается себестоимость и затрачивается до 20-25 % полезного времени. Если учесть, что по причине износа этих деталей насосы работают с пониженной производительностью, то общие потери в масштабе страны составляют десятки миллионов рублей в год [6].
Низкая стойкость литых рабочих деталей насосов связана с тем, что применяемые сплавы не всегда соответствуют по своим свойствам условиям эксплуатации. При выборе сплава для изготовления данных деталей следует учитывать конкретные условия их работы. Но даже детали, работающие в одних и тех же условиях, и изготовленные из одного и того же состава чугуна, имеют различный ресурс. Это объясняется с тем, что изменение концентраций легирующих элементов в пределах марочного состава сильно влияет на их свойства [7, 8, 9].
ОАО «Баймакский литейно - механический завод» (БЛМЗ) изготовляет рабочие детали насосов и насосы из хромоникелевых чугунов типа ИЧХ28Н2, которые поставляет различным горно-обогатительным предприятиям. Ресурс работы этих деталей нестабилен в одинаковых условиях и различается в 2-4 раза.
В связи с этим проблема изготовления недорогих, надежных и долговечных литых рабочих деталей насосов является актуальной задачей и имеет большое народнохозяйственное значение.

Марганец, увеличивает во времени превращение в перлитной области при одновременном понижении температуры мартенситного превращения. При большом содержании марганца возрастает доля остаточного аустенита и снижается количество карбидов. Износостойкость, твердость и прочность в исследованных чугунах снижается (рисунок 2.6).
При увеличении содержания никеля до 2%, происходит выделении карбидов из пересыщенного хромоникелевого аустенита, при этом твердость повышается (рисунок 2.7).
Дальнейший рост содержания никеля приводит к снижению свойств, это связано с увеличением в чугуне количества остаточного аустенита. При этом повышаются вязкость и пластичность сплавов, что благоприятно для износостойких деталей, претерпевающих ударные нагрузки.
Так как эти карбиды более крупные, они легче остальных типов карбидов выкрашиваются из матрицы при абразивном износе и снижают износостойкость [94].
Анализ содержания серы и фосфора показал, что, в этих чугунах при соответствующих концентрациях элементы особого влияния не имеют. Как сказано выше, БЛМЗ изготавливает отливки деталей насосов в основном из двух марок износостойких чугунов в таблице 2.4.
Таблица 2.4 — Химические составы износостойких чугунов, выплавляемых на БЛМЗ для отливок деталей насосов
Марки чугуна Содержание химических элементов, %
С Б1 Мп Сг N1 Б Р
Не более
ИЧХ28Н2 2,7-3,0 0,7-1,4 0,5-0,8 28,0-30,0 1,5-3,0 0,08 од
ИЧЗООХ18ГЗ 2,7-3,0 0,4-0,8 2,0-4,5 17,0-21,0 0 0,06 од