Автореферат (1026133)
Текст из файла
На правах рукописиУДК 621.791Ковалев Владимир ВикторовичРАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОСНОВ НАНЕСЕНИЯАЛЮМОМАТРИЧНОГО КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛАНА СЕГМЕНТ УПОРНОГО ПОДШИПНИКА СКОЛЬЖЕНИЯСпециальность 05.02.10 – Сварка, родственные процессы и технологииАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степеникандидата технических наукМосква – 2017Работа выполнена на кафедре технологий сварки и диагностикиМГТУ имени. Н.Э. БауманаНаучный руководитель:кандидат технических наукМИХЕЕВ Роман СергеевичМГТУ имени. Н.Э.
Баумана, доцентОфициальные оппоненты:доктор технических наук, профессорДУБРОВСКИЙ Владимир АнатольевичНПП «ВЕЛД», директор (05.02.10)доктор технических наук, профессорЕЛАГИНА Оксана ЮрьевнаРГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М.Губкина,заведующий кафедрой трибологиии технологий ремонта НГО (05.02.10)Ведущая организация:Пермский национальныйисследовательский политехническийуниверситетЗащита состоится «21» декабря 2017 г.
в 14:30 часов на заседаниидиссертационного совета Д 212.141.01 при Московском государственномтехническом университете им. Н.Э. Баумана по адресу: 105005, Москва, ул. 2-яБауманская, д. 5, стр. 1.Телефон для справок: +7 (499) 267-09-63.Ваш отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенный печатьюорганизации, просим направлять на имя ученого секретаря диссертационногосовета по указанному адресу.С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГТУ имени. Н.Э. Баумана ина сайте http://www.bmstu.ru.Автореферат разослан «____» _____________ 2017 г.УЧЁНЫЙ СЕКРЕТАРЬдиссертационного советад.т.н., доцентКоновалов А.В.ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность проблемыАнализ аварий, произошедших за последние 30 лет на тепловыхэлектростанциях, суммарно вырабатывающих в России 68% электроэнергии,показывает, что на поломки, связанные с турбинным блоком, приходится 72% отобщего числа аварий.
При этом до 25% причин отказов связано с повреждениемподшипников скольжения паровых турбин, вызванных различными причинами,и приводящих к выходу из строя всего блока.Большая часть подшипников скольжения, применяемых в настоящее времяв паровых турбинах, представляют собой биметаллические конструкции,состоящие из основания, выполненного из низкоуглеродистой стали испециального рабочего слоя из антифрикционного материала. Средиантифрикционных материалов наибольшее распространение, благодаряминимальным значениям коэффициента трения и хорошей прирабатываемости,получили баббиты. Однако, появившиеся в последние годы композиционныематериалы (КМ) на основе алюминия, армированные керамическими частицамимикронных размеров, в частности системы Al-SiC, обладают по сравнению сбаббитами комплексом полезных физических и технологических свойств:меньшей плотностью, большей теплопроводностью, лучшей коррозионнойстойкостью и обрабатываемостью резанием, а также характеризуются высокойизносостойкостью и задиростойкостью в широком интервале температур всочетании с низким коэффициентом трения.
Поэтому применение такихматериалов в качестве рабочего слоя подшипников скольжения являетсяэкономически целесообразным и перспективным, поскольку позволит увеличитьмежремонтный срок службы подшипников паровых турбин и снизитьвероятность возникновения критического износа в аварийных ситуациях(разнотолщинность колодок подшипника, установка вала с перекосом, режимполусухого трения и обводнение смазки). Однако, опыт нанесения этихкомпозиционных материалов на сталь, для создания биметаллическихподшипников скольжения в настоящее время отсутствует.Из вышеизложенного следует, что разработка технологических основнанесения композиционных материалов системы Al-SiC на стальные колодкиподшипников скольжения является актуальной задачей.Актуальность выбранной темы диссертационного исследованияподтверждается его выполнением в рамках реализации проекта РФФИ 16-5800014 «Получение, управление и контроль физико-механических характеристиккомпозиционных покрытий из цветных сплавов с градиентной структурой»Цель работы: повышение износостойкости и расширение диапазонатрибонагружения подшипников скольжения.Задачи исследования:1.
Проанализировать и обосновать выбор способа нанесения на стальантифрикционных покрытий из дисперсно-наполненных КМ системы Al-SiC.2. Провести исследование состава и структуры интерметаллидного слоя,образующегося на границе раздела сталь-алюминий биметаллических соединений.Выявить влияние технологии совмещения (параметров режима; состава и способа1нанесенияпромежуточныхпереходныхслоев)нахарактеристикиинтерметаллидного слоя (состав, геометрические размеры, характер). Исследоватьзависимость механических свойств биметаллических соединений и особенностейструктурно-фазового состава границы раздела от режимов и технологиисовмещения.3.
Разработать математическую модель, позволяющую оценить термическоевоздействие процесса наплавки КМ на сталь с нанесенным промежуточным слоем.4. Разработать технологические рекомендации для изготовлениябиметаллических сталеалюминиевых соединений с рабочим слоем из дисперснонаполненных КМ системы Al-SiC на примере упорного подшипника скольженияпаровой турбины.Методы исследований: результаты работы получены путем теоретических иэкспериментальных исследований.
Эксперименты по наплавке проводили сприменением оборудования для аргонодуговой сварки неплавящимсявольфрамовым электродом. Исследование структуры образцов осуществлялиметодами оптической и растровой электронной микроскопии с применениемоптических микроскопов Axiovert 200MAT и Биомед ММР-2 и растровойэлектронной микроскопии Helios NanoLab 660 и Tescan VEGA II LMU.Испытание прочностных характеристик адгезионной прочности нанесенногопокрытия на срез проводили на установке 2054 Р-5. Трибологические свойствапокрытий оценивали на универсальной машине трения CETR-UMT в условияхсухого трения скольжения.
Обработку полученных данных проводили сиспользованием стандартных программ Microsoft Exel и MATLAB.Ценность выполненных исследований: показана возможность нанесенияалюмоматричных дисперсно-наполненных композиционных материалов настальные опоры подшипников скольжения. Определено влияние температурынагрева границы раздела сталь-алюминий, а также характера образующегосяинтерметаллидного слоя на адгезионную прочность сталеалюминиевогосоединения. Разработаны технологические основы и реализована технологияаргонодуговой наплавки на поверхность стальных колодок упорногоподшипника скольжения рабочего антифрикционного слоя из алюмоматричныхкомпозиционных материалов, характеризующегося повышенной в 2 разаизносостойкостью и расширенным диапазоном трибонагружения по сравнениюс базовыми покрытиями из баббита.Научная новизна работы связана с раскрытием влияния термическоговоздействия процесса дуговой наплавки алюмоматричных КМ на характеристикиинтерметаллидного слоя по границе раздела сталь-алюминий.1.
Установлена зависимость между температурой нагрева границы разделасталь-промежуточныйслойипрочностнымихарактеристикамисталеалюминиевого соединения. Аналитически определено и экспериментальноподтверждено, что нагрев дискретного интерметаллидного слоя, представляющегособой чередующиеся интерметаллиды в виде «оплавов» и участки пересыщенноготвердого раствора Fe и Al, до температур выше 530°С приводит к образованию иросту интерметаллидов в твердой фазе в свободных от «оплавов» зонах, а до2температур выше 620°С к росту и увеличению размеров (толщины) «оплавов», чтоприводит к снижению прочности сталеалюминиевого соединения.2.
Показано, что прочностные характеристики сталеалюминиевогосоединения определяются не только значением толщины интерметаллидного слоя,но и его характером. При дискретном характере интерметаллидного слоя значенияадгезионной прочности сталеалюминиевого соединения в два раза выше посравнению с таковыми у соединений с непрерывным слоем интерметаллидов.Установлено, что данная закономерность сохраняется и в случае превышениязначений средней толщины дискретного слоя по сравнению с непрерывным слоеминтерметаллидов.3. Для процесса дуговой наплавки алюмокремниевого покрытия наповерхность стали с полным проплавлением предварительно нанесенногопромежуточного алюминиевого слоя предложен механизм образованияинтерметаллидного слоя Fe-Al-Si, отличительной особенностью которого являетсяконтакт алюмокремниевого расплава не с поверхностью стали, а с имеющимся награнице раздела интерметаллидным слоем системы Fe-Al.
Показано, что присплошном интерметаллидном слое на всей его поверхности происходит ростновых интерметаллидов Fe-Al-Si, в то время как при дискретном характерепроисходит разрушения слоя интерметаллидов Fe-Al и новые интерметаллидыFe-Al-Si образуются преимущественно в местах отсутствия «оплавов».Практическая значимость работы: разработан расчетный методопределения минимального значения толщины подслоя из алюминия,обеспечивающего отсутствие падения прочности биметаллического соединения впроцессе аргонодуговой наплавки. Разработана и реализована технологиянанесения рабочего слоя из дисперсно-наполненных КМ системы Al-SiCпроцессом аргонодуговой наплавки на поверхность стальной колодки упорногоподшипника скольжения марки К54-30/15.
Определены схемы и технологическиепараметры аргонодуговой наплавки, обеспечивающие адгезионную прочность нениже нормативного уровня 60 МПа. Разработанная технология опробована напредприятии ООО «НефтеГазМонтаж» и представляет интерес для внедрения напредприятии ОАО «Калужский турбинный завод» при изготовлении сегментногоподшипника скольжения паровых турбин.Достоверность результатов и выводов подтверждается применениемсовременных взаимодополняющих друг друга аналитических методовисследования структурно-фазового состава и эксплуатационных свойствбиметаллических сталеалюминиевых соединений: оптическая и растроваяэлектронная микроскопия, определение адгезионной прочности и трибологическихсвойств.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
