Упрочнение рабочих органов почвообрабатывающих машин композиционными материалами

• Автор: Петров, Михаил Юрьевич
• Шифр специальности: 05.20.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 130 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.
1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ УПРОЧНЕНИЯ РАБОЧИХ ОРГАНОВ ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩИХ МАШИН.

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1. Причины выхода из строя рабочих органов почвообрабатывающих машин.

1.2. Способы восстановления и упрочнения рабочих органов. Применяемые материалы.

1.3. Применение технической керамики для создания износостойких покрытий

1.3.1. Физикомеханические свойства технической керамики

1.3.2. Опыт применения керамических покрытий на рабочих органах

1.4. Способы получения плакированных композиционных порошков

1.5. Цель и задачи исследований

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗНОСОСТОЙКИХ ПОКРЫТИЙ
2.1. Механизм образования металлических покрытий при термическом разложении карбонилов
2.2. Механизм образования износостойких структур при плазменном напылении металлизированных керамических порошков.
2.2.1. Нагрев и движение частиц порошка в плазменной струе
2.2.2. Межфазное взаимодействие в порошковых частицах.
2.2.3. Формирование покрытия при напылении.
2.2.4. Химическое взаимодействие компонентов.
2.2.5. Термомеханическая совместимость фаз
3. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.
3.1. Программа экспериментальных исследований
3.2. Проведение процесса газофазной металлизации.
3.3. Определение химического состава и морфологии металлизированных порошковых частиц
3.4. Проведение плазменного напыления композиционных порошков
3.5. Определение химического состава, морфологии и микроструктуры покрытий.
3.6. Определение тврдости покрытий.
3.7. Определение прочности сцепления покрытий с основным материалом .
3.8. Определение износостойкости покрытий.
3.9. Эксплуатационные испытания упрочннных деталей.
4. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ АНАЛИЗ.
4.1. Скорость образования металлического покрытия на порошковых частицах
4.2. Химический состав и морфология металлизированных порошковых частиц
4.3. Химический состав, морфология и микроструктура покрытий
4.4. Тврдость покрытий.
4.5. Прочность сцепления покрытий с основным материалом.
4.6. Износостойкость покрытий.
4.7. Результаты эксплуатационных испытаний.
5. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС УПРОЧНЕНИЯ И ЕГО ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ
5.1. Технологический процесс упрочнения деталей.
5.2. Экономическая эффективность процесса упрочнения
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


Исследованиями [5, 7, 8] установлено, что наиболее интенсивно почворежущие детали изнашиваются на песчаных почвах. Причём с увеличением числа каменистых включений интенсивность изнашивания возрастает. Далее, в порядке убывания изнашивающей способности, идут супесчаные, суглинистые, глинистые и тяжелоглинистые почвы. Износ рабочего органа на песчаной почве, засорённой камнями может быть в семь и более раз выше, чем на глинистой при прочих равных условиях. В работе [9] также отмечается, что изнашивание лемехов на песчаных почвах составляет 4, мм/га и это в ,4 раза интенсивнее изнашивания при обработке торфянистых почв. Влажность почвы также оказывает существенное влияние на интенсивность изнашивания деталей рабочих органов почвообрабатывающих машин. По данным авторов [5, ] при пахоте супесчаных почв влажностью 2,8. С изменением влажности интенсивность изнашивания для различных почв изменяется в широких пределах (рисунок 1. Если влага в почве отсутствует полностью, то почвенные частицы непосредственно соприкасаются как с изнашиваемой поверхностью, так и между собой. Взаимосвязь между частицами незначительна и скорость их относительного скольжения невелика. Присутствие влаги в почве существенно изменяет характер взаимодействия абразивных частиц и изнашиваемой поверхности вследствие адсорбции частицами молекул воды. Молекулы воды, проникшие в микрощель, расширяют её и не дают сомкнуться даже при отсутствии внешних сил, значительно ускоряя процесс разрушения детали. Рисунок 1. Однако присутствие влаги понижает прочность частиц абразива и их режущие свойства. Поэтому понижение абразивной способности частиц почвы и ускорение разрушения поверхности детали происходят одновременно. Результирующая этих воздействий зависит от количества и качества адсорбционной среды. Интенсивность изнашивания во многом зависит от фактической площади контакта абразивной массы с поверхностью рабочего органа. Так исследованиями установлено, что при увеличении нагрузки растёт общее число пятен контакта и их размер. Однако только 8- % песчинок, находящихся в контакте, сошлифовывают металл при своём перемещении. Значительная часть частиц выходит из контакта в начальный момент движения и наносит царапины только на очень коротком отрезке. Глубина отдельных царапин не постоянна, так как в процессе движения сошлифовываемый металл заполняет микровпадины, имеющиеся на поверхности песчаных частиц. Механизм абразивного изнашивания изучался многими учёными, которыми было раскрыто влияние основных факторов на износостойкость тех или иных материалов. Необходимо отметить работы В. Ф. Лоренца, М. М. Хрущова, М. А. Бабичева, CJI. Наумова, В. Д. Кузнецова, А. К. Зайцева, В. Н. Кащеева, И. В. Крагельского, П. Н. Львова, К. В. Савицкого, Б. И. Костецкого, Ю. Ф. Малышева и др. На начальных этапах исследования механизм абразивного изнашивания сводился к простому царапанью металла частицами абразива, которые осуществляют микрорезание поверхности. Такой точки зрения придерживались в своих работах В. Д. Кузнецов, А. К. Зайцев, В. Н. Кащеев, В. М. Глазков. Они представляли процесс изнашивания как сумму большого числа элементарных процессов царапания и резания с образованием мельчайшей или витой стружки в зависимости от типа материала [И]. И.В. Крагельский считал, что при условии внедрения абразивной частицы на достаточную глубину может наблюдаться микрорезание материала. Однако в реальных условиях это явление происходит довольно редко, так как почва состоит в основном из скруглённых частиц (см. Им различаются три основных вида изнашивания: при упругом контакте, при пластическом оттеснении и при микрорезании. Интенсивность изнашивания связана с фактической и номинальной площадями выступа частицы, контактирующего с поверхностью материала. При определённом соотношении этих величин происходит переход от пластического оттеснения к скалыванию металла [-]. По мнению П. Н. Львова наряду с вышеуказанными процессами происходит ещё и выламывание хрупких карбидных элементов структуры по мере изнашивания более мягкого материала матрицы.