Разработка комбинированной технологии получения железоборидных покрытий при восстановлении и упрочнении деталей сельскохозяйственной техники

• Автор: Казанцев, Сергей Павлович
• Шифр специальности: 05.20.03
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 301 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ПОСТАНОВКА ЦЕЛИ И ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1 Анализ условий работы деталей сельскохозяйственной техники

1.2 Применение диффузионных покрытий для восстановления

и упрочнения деталей машин .

1.2.1 Общие сведения.

1.2.2 Технологии восстановления и упрочнения деталей машин диффузионными покрытиями.

1.2.3 Способы увеличения толщины диффузионных покрытий.

1.2.4 Общий анализ методов восстановления и упрочнения деталей диффузионными покрытиями
1.3 Комбинированная технология восстановления и упрочнения деталей машин железоборидными покрытиями.
1.3.1 Проектирование комбинированной технологии
1.3.2 Способы упрочнения электролитических железных покрытий
1.3.3 Борирование как способ упрочнения электролитических железных покрытий
1.4 Номенклатура деталей для восстановления и упрочнения железоборидными покрытиями.
1.5 Выводы, цель и задачи исследований.
ГЛАВА 2 НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ ВОССТАНОВЛЕНИЯ И УПРОЧНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ТЕХНИКИ ЖЕЛЕЗОБОРИДНЫМИ ПОКРЫТИЯМИ.
2.1. Анализ возможностей диффузионной металлизации по увеличению толщины покрытий
2.2 Методика определения оптимального уровня твердости упрочняющего покрытия одной из деталей соединения вал втулка.
2.3 Определение необходимого изменения размеров деталей
и толщины диффузионного слоя.
2.4 Разработка теоретических основ диффузионного борирования электролитических железных покрытий.
2.4.1 Механизм образования диффузионных боридных слоев
на железоуглеродистых сплавах.
2.4.2 Теоретические предпосылки получения боридных слоев
на электролитических железных покрытиях.
2.4.3 Механизм образования диффузионных боридных слоев
на электролитических железных покрытиях.
2.4.4 Кинетика роста однофазных боридных слоев
2.4.5 Сублимация бора на насыщаемой поверхности при борировании
в окислительной атмосфере и вакууме.
2.5 Выводы.
ГЛАВА 3 ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ
3.1 Программа исследования
3.2 Объект и предмет исследования.
3.3 Оборудование, материалы и технология электролитического жслезнения
3.4 Оборудование и материалы для диффузионного борирования
3.5 Методика выбора оптимального состава смеси и режимов борирования.
3.6 Исследование физикомеханических свойств покрытий
3.6.1 Металлографические исследования
3.6.2 Рентгеноструктурный и спектральный анализы покрытий
3.6.3 Измерение твердости и микротвердости покрытий и основы
3.6.4 Определение прочности сцепления покрытия с основой
3.6.5 Определение несущей способности покрытий
3.6.6 Определение трещи постой кости железоборидных покрытий
3.6.7 Определение шероховатости поверхности покрытий
3.6.8 Измерение размеров и формы деталей
3.7 Исследование износостойкости покрытий.
3.8 Исследование коррозионной стойкости покрытий
3.9 Методика проведения ускоренных стендовых испытаний восстановленных деталей на надежность.
3. Методика проведения эксплуатационных испытаний.
3. Методика обработки экспериментальных данных
ГЛАВА 4 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ АНАЛИЗ
4.1 Влияние режимов и состава смеси на результаты диффузионного борирования в окислительной атмосфере.
4.2 Оптимизация состава порошковой смеси и режимов борирования
4.3 Изменение линейных размеров деталей при борировании.
4.4 Применение вакуума при диффузионном борировании.
4.5 Коробление деталей после диффузионного борирования
4.6 Физикомеханические свойства железоборидных покрытий
4.6.1 Металлографические исследования.
4.6.2 Рентгеноструктурный и спектральный анализы покрытий
4.6.3 Исследование микротвердости диффузионных покрытий.
4.6.4 Прочность сцепления железоборидных покрытий с основой.
4.6.5 Несущая способность железоборидных покрытий.
4.6.6. Исследование хрупкости покрытий .
4.7 Исследование износостойкости железоборидных покрытий
4.8 Исследование коррозионной стойкости покрытий
4.9 Результаты ускоренных стендовых испытаний.
4. Эксплуатационные испытания.
4. Выводы
ГЛАВА 5 ТЕХНОЛОГИЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ И УПРОЧНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ МАШИН ЖЕЛЕЗОБОРИДНЫМИ ПОКРЫТИЯМИ. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВНЕДРЕНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ.
5.1 Структурная схема технологии восстановления и упрочнения деталей машин железоборидными покрытиями.
5.2 Разработка технологического процесса восстановления и упрочнения плунжерных пар топливных насосов УТНМ.
5.3 Разработка технологического процесса восстановления и упрочнения золотников гидрораспределителя Р
5.4 Разработка технологического процесса восстановления и упрочнения гильз гидрораспределителя коробки передач трактора Т0К
5.5 Экономическая эффективность внедрения технологических процессов восстановления деталей в соединениях вал втулка.
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Результаты основных исследований приведены в таблице 1. Таблица 1. Борирование жидкостное в расплавах солей Распылители форсунок Игла Корпус 0. Титанирование газофазное в порошках Распылители форсунок Игла Корпус 0. Хромотитанированис газофазное в порошках Плунжерные пары ТН НД . Хромирование газофазное в порошках Плунжерные пары УТН, детали поршневых ТПЬ . Хромирование газофазное в порошках в защитной среде Плунжеры ТН НД 0. Хромирование парофазное контактное в вакууме Плунжерные пары ТН УТН, распылители форсунок . Хромоазотирование хромонитридизация в вакууме Втулки ТН НД . Борохромирование газофазное в порошках Плунжеры ТН УТН 0. Бороникелирование газофазное в порошках Плунжеры ТН и детали ТПН 5. Карбидизация электролитического хромового покрытия Плунжеры ТН УТН 0. Диффузионное насыщение изношенных деталей бором, хромом, титаном и никелем производилось жидким методом в расплавах солей и твердым методом в порошках различного состава газофазным и парофазным вакуумным способами. Газовый неконтактный метод не применялся. Однокомпонетное и многокомплексное комплексное диффузионное насыщение изношенных деталей бором, хромом и титаном позволяет повысить поверхностную твердость рабочих поверхностей деталей от ООО до ООО МПа. В каждом случае величина твердости зависит от фазового состава диффузионного покрытия, т. Минимальное изменение линейных размеров наблюдается при борировании и титанировании иглы распылителя форсунок мкм 7, . Максимальное изменение размеров достигает 5 мкм при бороникелировании деталей поршневых ТПН . Рассмотрим представленные в таблице 1. ТА дизелей. Восстановление штифтовых распылителей форсунок тракторных двигателей диффузионным борированием в расплаве солей предложено в работе Шаповалова С. Р. . Состав расплава, по массе буры 1 натрия хлористого 6 аморфного бора. Режим борирования рабочая температура 0 С время выдержки 3 ч. При диффузионном борировании сталей Р и цементованной Х2Н4ВА образуются покрытия на основе карбидов бора, боридов железа и легирующих элементов. Микротвердость покрытий находится в пределах 0. МПа. Изменение диаметра отверстия корпуса и иглы распылителя составляет соответственно и мкм. При увеличении толщины диффузионного покрытия наблюдалось его растрескивание и отслаивание. Изза незначительного изменения размеров деталей данный способ не нашел применения в ремонтном производстве. В работе Мазаева Ю. В. 7 предложена технология восстановления распылителей форсунок диффузионным газофазным титанированием в порошках. Титанирование в окислительной атмосфере в контейнерах с плавким затвором позволяет получать изменение линейных размеров восстанавливаемых деталей до и мкм соответственно на сталях Р и Х2Н4ВА цементованной. Диффузионный слой образуется на основе карбидов титана и имеет микротвердость до ООО МПа. По результатам проведенных испытаний ресурс распылителей, восстановленных диффузионным титанированием в 2. Высокая твердость карбидотитановых покрытий и малая толщина значительно усложняют механическую обработку деталей, что повышает трудоемкость и себестоимость восстановления. Титанирование в порошках стали ХВГ приводит к увеличению размеров образцов на мкм. Увеличение температуры свыше С приводит к ухудшению качества покрытий . Полученные результаты позволили автору сделать вывод о возможности повышения надежности топливных насосов типа НД путем упрочнения диффузионным титанированием деталей привода плунжера и регулятора скорости. Возможность восстановления плунжерных пар топливных насосов распеделителыюго типа НД, изготовленных из азотированной стали Х5МА, аналогичным способом исследовалась в работе 8. Титанирование проводилось газофазным способом в порошковой смеси состава, по массе ферротитан ФТи оксид алюминия А0з хлористый аммоний 3 . После 8 ч насыщения при температуре С увеличение размеров образцов составило мкм. Для увеличения толщины диффузионного слоя при дифузионном титанировании в работе вместо аммонийного активатора 4I был применен галогенид кальция 2. Состав смеси, по массе форротитан оксид алюминия плавиковый шпат 3 .