Разработка нового состава износостойкого чугуна для отливок деталей насосов

• Автор: Потапов, Михаил Геннадьевич
• Шифр специальности: 05.16.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Магнитогорск
• Количество страниц: 161 с. : ил

Содержание

Глава 1. Состояние вопроса. Постановка цели и задач исследования

1.1. Влияние условий работы некоторых деталей горнообогатительного

оборудования на их стойкость.

1.2. Износостойкие чугуны, применяемые для отливок деталей насосов,

1.3. Факторы, влияющие на износостойкость чугунов

1.3.1. Влияние химического состава чугуна на его износостойкость

1.3.2. Влияние структуры и механических свойств чугуна на его износостойкость.

1.4. Цель и задачи рабо ты.

Глава 2. Методика проведения исследований. Оборудование и материалы

2.1. Выплавка опытных сплавов и заливка форм.

2.2. Определение износостойкости и механических свойств сплавов
2.3. Металлографический анализ.
2.4. Методики построения математических моделей, оптимизации хими
ческих составов сплавов и определения коэффициентов влияния легирующих элементов
Глава 3. Анализ износостойких чугу нов, используемых для изготошения рабочих деталей насосов на ОАО Баймакский машиностроительный завод, с целью усовершенствования их химического состава
3.1. Взаимосвязь химического состава, механических свойств и износо
стойкости хромоникелевых чугунов, применяемых для изготовления деталей насосов
3.2. Статистический анализ плавок хромоникелевых чугунов.
Выводы по главе
Глава 4. Исследование структуры и свойств сплавов систем РеУ , РеСУ и выбор базового легирующего комплекса для нового состава износостойкого чугуна
4.1. Структура и свойства сплавов РеУ.
4.2. Структура и свойства сплавов РеСУ.
Выводы по четвертой главе.
Глава 5. Разработка нового состава износостойкого чугуна
5.1. Выбор дополнительных легирующих элементов к базовому комплексу
5.2. Микроструктура и микротврдость экспериментальных износостойких чугунов, залитых в песчаноглиничстую форму и в кокиль литое состояние
5.3. Оптимизация состава чугуна.
Выводы по главе
Глава 6. Исследование структуры, литейных и механических свойств нового состава ванадиевою чугуна и внедрение его для изготовления отливок
6.1 Структура, литейные и механические свойства ванадиевого чугуна
6.2 Опытно промышленное опробование и внедрение нового состава чугуна для изготовления отливок
Общие выводы.
Библиофафический список
Приложение.
ВВЕДЕНИЕ


На обогатительных фабриках цветной и черной металлургии, горнохимического сырья и индустрии строительных материалов эксплуатируются дробилки, шаровые и стержневые мельницы, грохота, спиральные классификаторы, гидроциклоны, флотационные, песковые и грунтовые насосы, и другое оборудование. В тяжелых условиях эксплуатации оборудования сроки службы футеровок шаровых и стержневых мельниц составляют мес. Песковых и грунтовых насосов 0 0 ч 1, 5. Практика показывает, что данные детали подвергаются либо одному, либо одновременно сразу нескольким видам абразивного изнашивания. Общим для них будет характер взаимодействия свободных абразивных частиц с поверхностным слоем материала детали и наличие среды жидкой или газообразной. Из анализа изношенных образцов, приведенного в 5,9, следует, что для большинства деталей указанных выше, характерен либо абразивный, либо ударноабразивный механизм изнашивания со скольжением. Как видно из сроков службы данных деталей, наиболее интенсивному износу подвержены детали проточной части грунтовых насосов и, в первую очередь, рабочие колеса и улиты рис. Рис. Рис. На рис. ИЧХН2 до и после эксплуатации в течение 0 ч на обогатительной фабрике ОАО Учалинский ГОК. Видно, что лопасти, передний и задний диски колеса полностью изношены. Износ рабочего колеса за это время составил . Практически не подвергалась износу только ступица рабочего колеса. Появление местного износа в виде углублений или сквозных каверн приводит к резкому падению износостойкости всей отливки и, как следствие, выходу насоса из строя. К основной причине, определяющей малые ресурсы рабочих дегалей и надежность работы насосов типа ГР, ГРТ, ПС, ПБ, следует отнести нерациональный выбор сплава для их изготовления 1,5, 8. То есть износостойкость данных деталей определяется химическим составом, структурой и свойствами конкретного сплава и выражается способностью данных деталей сопротивляться износу при вполне определенных, заранее известных условиях эксплуатации. Другими словами, отливки деталей насосов из конкретного сплава, хорошо зарекомендовавшие себя при работе на песчаных грунтах, показывают весьма невысокие результаты при работе на гравийных грунтах. Выявление характера износа и мест его первоначального появления при работе на различных грунтах способствовало бы решению общей задачи по выбору наиболее рационального износостойкого материала для изготовления данных деталей. Для этой цели было проведено множество экспериментов 1, 6, 9, уточняющих характер износа и его расположение. Износ подразделяется на местный и общий первый из них распределяется по всей поверхности проточного канала, а второй концентрируется на отдельных участках и носит явный абразивноударный характер. Общий износ, распространяясь по всей поверхности канала, хотя и яаляется основной причиной большой потери металла, но он менее влияет на ресурс работы данных деталей. На характер износа деталей насоса влияет крупность и твердость перекачиваемого грунта. При работе как на песчаных, так и на гравийных грунтах наиболее интенсивному износу подвергаются выходные элементы лопаток, задний диск и улита в расчетном сечении. На мелких песчаных грунтах износ более равномерен, а на крупных песчаных и гравийных грунтах износ носит явный неравномерный характер. Так, если на мелких песчаных грунтах весь износ можно охарактеризовать как общий абразивный износ, то на крупных песчаных и гравийных 1рунтах износ можно охарактеризовать как смесь общего абразивного и местного ударноабразивного износа, притом, что общий абразивный износ увеличивается с увеличением площади мест, подверженных местному ударноабразивному износу. Для повышения ресурса рабочих деталей насоса следует выбирать сплав для их изготовления с учетом интенсивности работы насоса и характеристик перекачиваемого абразива. В настоящее время данные детали для ОАО Учалинский ГОК изготавливаются в основном из хромоникелевых износостойких чугунов типа ИЧХН, которые не удовлетворяют по своим свойствам нынешние требования к сплавам, использующимся для изготовления данных деталей. Следовательно, нужно разработать новый износостойкий чугун, хорошо работающий в условиях ОАО Учалинский ГОК и который по своим характеристикам превосходил бы известные сплавы.