CC BY
72
УДК 621.892.7:621.81
М.Г. Дегтярев, доктор технических наук А.В. Поликарпов, ассистент ФГОУ ВПО Орел ГАУ
АНТИФРИКЦИОННЫЕ ПОКРЫТИЯ С ТВЕРДЫМИ СМАЗКАМИ ПРИ ВОССТАНОВЛЕНИИ ДЕТАЛЕЙ МАШИН
При восстановлении поверхностей деталей машин используются антифрикционные покрытия с твердыми смазками, которые в процессе работы снижают скорости изнашивания и повышают ресурс детали. Наиболее широко известным материалом, применяемым в качестве твердой смазки, является графит, содержание которого в материалах оказывает су ественное влияние на величину коэффициента трения.
Ключевые слова: смазка, покрытие, графит, металл, деталь.
Одним из важнейших вопросов при восстановлении деталей машин и оборудования является выбор способа нанесения материала на изношенную поверхность и его состав. Это определяет качество восстановленной поверхности, а также материальные и энергетические затраты. Качество восстановленной поверхности детали определяется тремя параметрами: макрогеометрией, микрогеометрией и состоянием поверхностного с оя. В последнее время значительное внимание при восстанов ении дета ей уде яется состоянию полученного поверхностного слоя, которыш должен иметь как можно ниже коэффициент трения с -елью снижения скорости изнашивания поверхности и увеличения ресурса детали. Современные способы1 восстановления деталей, использующие разработки нанотехнологий, позволяют получать ресурс восстановленные деталей гораздо выше новых. Однако при этом должны1 обязательно учитываться многие факторы: степень износа и состояние
изношенных поверхностей, конструктивные особенности, параметры1 детали и условия работы, материалы, термообработка, а так же возможные отклонения в работе соединения при эксплуатации.
У лучшения условий работы трущихся
поверхностей дета ей можно добиться с испо ьзованием упрочняющей антифрикционной обработки. Практика показышает, что ресурс восстанов енной дета и можно значите ьно повысить, если в состав наносимого материала добавлять специальный антифрикционныш материал, способный в процессе работы соединения снижать коэффициент трения, т.е. выступать в качестве твердой смазки. В качестве твердой смазки можно использовать графит, нитрид бора, сульфиды, хлориды, фториды и т.д. Однако диапазон испол ьзования этих материалов различныш.
Например, из-за невысокой стойкости против окисления материалы на основе карбидов, нитридов, боридов и многих интерметаллидов могут быггь использованы1 только до температурь^ 540о С на воздухе. Их коэффициент трения в этих условиях близок к 0,2 в области оптимальные условий работы и снижается с повышением температуры. При этом величина коэффициента трения зависит от материала контрте а, и наибо ее низкие значения его по учены при трении в паре с графитом. Боле низкие значения коэффициента трения у материала на основе окиси
At reconditioning of machine elements surfaces antifriction coatings with solid lubrications are widely used which in the course of work reduce the wear rate and increase element resource. The well-known material being applied as solid lubrication is graphite which content in materials significantly affects the value of friction factor.
Key words: lubrications, coating, graphite, metal, detail.
алюминия при трении по карбиду кремния. На поведение материалов, содержащих тугоплавкие соединения, влияют также состав основы материала, количество введенной тугоплавкой фазы1 и связки. Повышение нагрузки не оказышает существенного влияния на антифрикционные характеристики материалов на основе тугоплавких металлов.
Наиболее дешевым материалом, которыш можно исполызоваты в качестве твердых смазок, является графит. Графит широко известен своим применением в обы1чны1х карандашах. Однако с развитием нанотехнологий, глубокими исследованиями его строения установ ены удивите ыные свойства графита. На молекулярном уровне он сформирован из п астов уг ерода, которые ско ызят друг по другу с очены малым трением (рис.1) [1].
Рисунок 1 - Структура графита
Данные пласты состоят из атомов углерода, связанные межугл еродной сеткой. Ученые проявляют большой интерес к графиту, так как при скручивании в трубку такие сетки имеют удивительные свойства. Такой ци линдрический графит назышают
нанотрубками, а их диаметр равен одному с ою атомов углерода. Нанотрубки - это одни из первых наноразмерные структур, построенные на мол еку лярном уровне. Лабораторные исс ледования показали, что предел прочности нанотрубок при растяжении может в 60 раз превышать значения высокопрочной стали. Многие ученые утверждают, что нанотрубки - это не только прочнейший материал из когда-либо созданные, они входят в число прочнейших материалов, которые можно создать.
Графит (плотность 2,2-2,4-103 кг/м3) как смазка относится к числу материалов, обладающих самой высокой удельной прочностью при высоких температурах. Он отличается высокой химической стойкостью и обладает значительными сил ами сцепл ения с металл ами.
В настоящее время в зависимости от назначения и требуемых свойств доля графита в графитсодержащих материалах может колебаться от 1 до 90% (табл.1). Действие графита как твердой смазки проявляется то ько тогда, когда он находиться в структурносвободном состоянии и участвует в образовании рабочих п енок на поверхностях трения.
Содержание графита в материалах оказывает существенное в ияние на ве ичину коэффициента трения. Так при увел ичении кол ичества графита в железографитовом материал е до 1% имеет место упрочнение материа а за счет образования пер ита в структуре, в резу ьтате чего коэффициент трения возрастает. Дальнейшее увеличение содержания графита приводит к снижению значений коэффициента трения, так как значите ьная часть графита остается в структурно-свободном состоянии, и он начинает играть ро ь твердой смазки. При бо ьшом содержании графита начинает сказываться разупрочнение мета ического каркаса материа а за счет увеличения объема пор, в которых залегает графит, в резу ьтате чего уве ичиваются износ и коэффициент трения [2].
При одном и том же содержании графита ве ичины допустимой нагрузки и коэффициента трения зависят от условий трения. Наличие смазки позво яет работать при бо ее высоких нагрузках и с бо ее низкими значениями коэффициента трения. Смазывающее действие графита в присутствии оби ьной смазки сказывается уже при на ичии 1% графита. В условиях ограниченной подачи смазки и бо ее тяже ых ус овиях трения содержание графита иногда повышают до 4 - 7%.
Материа ы с бо ее высоким содержанием графита состав яют специа ьную группу мета ографитовых материа ов, предназначенных д я тяже ых и предельно тяжелых условий работы. К мета ографитовым относятся материа ы,
содержание графита в которых обычно превышает 1015 % объема. Такое кол ичество графита не только в ияет на свойства и назначение, но и опреде яет техно огические особенности изготов ения материалов. С увеличением содержания графита в композиции мета -графит между частицами уменьшается ко ичество контактов мета -мета и возникает бо ьшое чис о контактов мета -графит и графит-графит. Поэтому д я по учения
износостойкого поверхностного с оя дета и компоненты порошка, испо ьзуемого д я восстанов ения поверхности, до жны удов етворять опреде енным требованиям с це ью по учения необходимой п отности, пористости и т.д. В определенных целях используют материал на основе же еза, содержащий кроме графита медь, нике ь и кобальт.
Типичная структура материа ов композиции мета -графит состоит из мета ической основы, графита и небольшого количества пор. По мере уве ичения содержания графита мета ическая матрица теряет каркасность и вк ючения мета а
распо агаются в массе графита, что снижает прочность материа а.
Нанесение антифрикционных покрытий осуществляется методами электролитического и химического осаждения, нап авкой, припеканием, напы ением и т.д. Выбор метода введения графита в мета ографитовые композиции и техно огия изготов ения зависит от множества факторов и оказывает существенное в ияние на структуру и свойства восстановленной поверхности. Так, при введении 30% графита, частицы которого предварите ьно покрыты э ектрохимическим методом с оем меди, мета ическая фаза образует непрерывный каркас (рис.2), в то время как при испо ьзовании механической смеси порошков меди и графита медь за егает в виде отде ьных изо ированных графитом частиц. Материа из медненных частиц графита об адает в четыре - пять раз бо ее высокой прочностью и э ектропроводностью, чем материа с
неомедненными частицами графита [2].
Рисунок 2 - Металлография меднографитового покрытия
Работа узлов трения проходит в различных средах при раз ичных скоростях ско ьжения и нагрузках. В таких условиях металлографитовые материал ы имеют в два - шесть раз более длительный срок службы по сравнению с п астографитовыми, уг еграфитовыми, тексто итовыми материа ами и некоторыми мета офтороп астовыми композициями. Это связано с бо ее высокой несущей способностью и износостойкостью мета ографитовых материа ов.
Необходимо продолжить исследования антифрикционных мета ографитовых материа ов, имеющих широкие возможности варьирования составом, структурой и свойствами, позво яющими изготав ивать и восстанав ивать поверхности дета ей с ресурсом не менее ресурса новых.
Литература
1. Мел ешко, А. И. Угл ерод, углеродные вол окна, углеродные композиты [Текст] / А. И. Мелешко, С. П. Половников. - М.:«Сайнс-пресс», 2007. - 192с. -КВК 5-88070-119-0.
2. Федорченко, И. М. Композиционные спеченные
антифрикционные материа ы [Текст]/
И. М. Федорченко, Л. И. Пугина. - Киев: Наукова думка, 1988. - 404 с.
Вестник Орел Г Ay
№1(22) февраль 2010
Теоретический и научно-практический журнал. Основан в 2005 году
Учредитель и издатель: Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Орловский государственный аграрный Университет»_____________________________________________
Редакционный совет: Парахин Н.В. (председателы) Амелин А.В. (зам. председател я) Астахов С.М.
Белкин Б.Л.
Блажнов А.А.
Брыкля О.А.
Буяров В.С.
Гуляева Т.И.
Гурин А.Г.
Гущина Т.В.
Дегтярев М.Г.
Зотиков В.И.
Иващук О.А.
Козлов А.С.
Кузнецов Ю.А.
Лобков В.Т.
Лысенко Н.Н.
Ляшук Р.Н.
Мамаев А.В.
Масалов В.Н.
Новикова Н.Е.
Павловская Н.Е.
Попова О.В.
Прока Н.И.
Савкин В.И.
Степанова Л.П.
Хромов В.Н.
Шендаков А.И. (ответств. секретары) Ермакова Н.Л. (редактор)
Адрес редакции: 302019, г. Орел, ул. Генерала Родина, 69. Телефон: (4862)454037 Факс:(4862)454064 E-mail: [email protected] E-mail: nichо[email protected]
Свидетелыство о регистрации ПИ <ФС77-21514 от 11.07. 2005 г.
Технический редактор Мосина А.И. Сдано в набор 18.02.2010 Подписано в печаты 24.02.2010 Формат 60х84/8. Бумага офсетная. Гарнитура Таймс.
Объём 7,5 усл. печ. л .
Тираж 300 экз.
Издател ыство Орел ГАУ, 302028, г. Орел, булывар Победы, 19. Лицензия ЛР№021325 от 23.02.1999г
Журнал рекомендован ВАК минобрнауки России д я публикаций научны1х работ, отражающих основное научное содержание кандидатских ___________диссертаций____________
Содержание номера
Инновации в эксплуатации сельскохозяйственных машин
Говоров И.В. Организационное обеспечение рационал ьной долговечности деталей
машин на этапах их жизненного цикл а........................................ 2
Кузнецов Ю.А. Комбинированная ресурсосберегающая технология восстановл ения
и упрочнения деталей машин и оборудования АПК............................... 6
Дегтярев М.Г., Поликарпов А.В. Антифрикционные покрытия с твердыми
смазками при восстановл ении деталей машин.................................. 9
Хромов В.Н., Кузнецов И.С. Повышение износостойкости пальцев жаток зерноуборочных машин э ектроискровыми покрытиями, образованными
электродами из аморфных и нанокристалл ических спл авов..................... 11
Пастухов А.Г. Обеспечение эффективной эксплуатации грузовых автомобилей
путем повышения надежности карданных передач................................ 13
Ферябков А.В. Композиционные покрытия микродугового оксидирования........... 20
Энергосбережение в АПК
Стребков С.В. Трибологические аспекты энергетической теории................. 21
Суров Л.Д., Фомин И.Н. Контроль успешного автоматического повторного
вкл ючения секционирующих выключател ей в л инии кол ьцевой сети............ 23
Астахов С.М., Сорокин Н.С., Семенов А.Е. Исследование достоверности
информации о появлении коротких замыканий................................... 25
Чехутская Н.Г. Определ ение энергетических и конструктивных параметров машин ударного действия в зависимости от свойств разрушаемых
материалов.................................................................. 28
Моисеенко А.М., Лысак О.Г. Проблема хранения сочного растител ьного сырья и
задачи теплотехнического расчета овощекартофелехранилищ..................... 30
Рыжов Ю.Н., Ефимов М.А. Структура программного комплекса автоматизированной системы научных исс едований фрикционного сцеп ения
трактора.................................................................... 32
Дринча В.М., Цыдендоржиев Б.Д. Основные концептуальные положения
активного вентилирования зерна.............................................. 35
Гулидов С.С. Экономический анал из функционирования сел ьских эл ектрических сетей....................................................................... 39
Экономические аспекты развития аграрного сектора
Данькова Л.В. Стратегия устойчиво-эффективного развития сел ьскохозяйственных
предприятий................................................................. 42
Проняева Л.И., Агошкова Н.Н. Анализ процесса воспроизводства основных средств в се ьскохозяйственных организациях и направ ения активизации
инвестиционной деятел ьности в Орловской области............................ 45
Лазаренко А.Л., Гавренко А.Г. Управл ение инвестиционной деятел ьностью
коммерческих банков: основные направления................................... 50
Долгова С. А. Государственная финансовая политика России в кредитном
обеспечении сельского хозяйства............................................. 53
Иванова Ю.В. Жилищно-коммунальный комплекс в условиях финансового
кризиса..................................................................... 55
Ларионов А.Н., Малышев И.В. Проблемы функционирования жилищно-строител ьного компл екса в усл овиях экономического кризиса................ 57
© ФГОУ ВПО Орел ГАУ, 2010
