Диссертация (1026134), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Предложены схемы образования и роста9интерметаллидного слоя при дуговой наплавке КМ на различные промежуточныеслои, предварительно нанесенные на поверхность стальных листов. Установленасвязьмеждухарактероминтерметаллидногослояипрочностнымихарактеристиками соединения, а также определена схема создания покрытия,обеспечивающая удовлетворительные прочностные характеристики.В четвертой главе приведена методика создания математической моделипроцесса наплавки алюмоматричного покрытия и результаты моделированиясварочно-термических циклов при наплавке.
Установлены температурные условияактивации диффузионных процессов на границе соединения сталь алюминий,зависимость между максимальной температурой нагрева диффузионной зоны иинтенсивностью образования интерметаллидной фазы.В пятой главе на основании изучения распределения частиц при созданиипокрытий дуговой наплавкой и жидкотекучести расплава, армированногочастицами, выбран состав алюмоматричного КМ для создания покрытий.
Наосновании результатов трибологических испытаний даны рекомендации поприменениюподшипниковскольжениясантифрикционнымслоемизалюмоматричного КМ. На примере колодки упорного подшипника К54-30/15проведен расчет необходимой толщины промежуточного слоя, обеспечивающегособлюдения температурных ограничений нагрева диффузионной зоны.МЕТОДЫИССЛЕДОВАНИЙ:результатыработыполученыпутемтеоретических и экспериментальных исследований. Эксперименты по наплавкепроводили с применением 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 условиях10сухого трения скольжения. Обработку полученных данных проводили сиспользованием стандартных программ Microsoft Exel и MATLAB.ДОСТОВЕРНОСТЬРЕЗУЛЬТАТОВИВЫВОДОВподтверждаетсяприменением современных взаимодополняющих друг друга аналитическихметодов исследования структурно-фазового состава и эксплуатационных свойствбиметаллических сталеалюминиевых соединений: оптическая и растроваяэлектронная микроскопия, определение адгезионной прочности и трибологическихсвойств.
Приведенные в работе результаты исследований получены с применениемразличных апробированных методик. Проведение исследований с применениемразличных методик и хорошая сходимость данных свидетельствуют одостоверности и надежности результатов, положений и выводов диссертации.ЦЕННОСТЬ ВЫПОЛНЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ: показана возможностьнанесенияалюмоматричныхдисперсно-наполненныхкомпозиционныхматериалов на стальные опоры подшипников скольжения.
Определено влияниетемпературы нагрева границы раздела сталь-алюминий, а также характераобразующегосяинтерметаллидногослоянаадгезионнуюпрочностьсталеалюминиевого соединения. Разработаны технологические основы иреализована технология аргонодуговой наплавки на поверхность стальныхколодок упорного подшипника скольжения рабочего антифрикционного слоя изалюмоматричныхкомпозиционныхматериалов,характеризующегосяповышенной в 2 раза износостойкостью и расширенным диапазономтрибонагружения по сравнению с 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 пересыщенного11твердого раствора Fe и Al, до температур выше 530°С приводит к образованию иросту интерметаллидов в твердой фазе в свободных от «оплавов» зонах, а дотемператур выше 620°С к росту и увеличению размеров (толщины) «оплавов», чтоприводит к снижению прочности сталеалюминиевого соединения.2.Показано, что прочностные характеристики сталеалюминиевого соединенияопределяются не только значением толщины интерметаллидного слоя, но и егохарактером.
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 нанесенногопромежуточногоалюминиевогослояпредложенмеханизмобразованияинтерметаллидного 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: разработан расчетный метод определенияминимального значения толщины подслоя из алюминия, обеспечивающегоотсутствие падения прочности соединения.
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 на12предприятии ООО «НефтеГазМонтаж» и представляет интерес для внедрения напредприятии ОАО «Калужский турбинный завод» при изготовлении сегментногоподшипника скольжения паровых турбин.АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ: основные результаты работы изложены наконференциях: Junior Euromat (Лозанна, 2014), XI Российской ежегоднойконференции молодых научных сотрудников и аспирантов "Физико-химия итехнология неорганических материалов" (ИМЕТ им.
А.А. Байкова РАН, 2014),научной конференции «Технологии сварки плавлением новых конструкционныхматериалов» (ВИАМ, 2014), на конференциях Будущее машиностроения (МГТУим. Н.Э. Баумана, 2014, 2016), на международном научном форуме «Дни науки.Новые материалы» (Санкт-Петербург, 2015).ПУБЛИКАЦИИ: основное содержание работы отражено в 5 публикациях, 4из них – в журналах, рекомендуемых ВАК РФ:1. Р. С. Михеев, Н. В. Коберник, В.
В. Ковалев. Получение износостойкихповерхностных структур с использованием композиционных материалов. // Физикаи химия обработки материалов. 2014. №4, с 18-25. (0,44 п.л. / 0,15 п.л.)2. Ковалев В.В., Михеев Р.С., Коберник Н.В. Особенности получениясталеалюминиевых соединений методами сварки плавлением // Вестник МГТУим. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2016. №3. С93-112. (1,2 п.л./ 0,4 п.л.)3. Особенности формирования интерметаллидного слоя при дуговойнаплавке сплавов алюминия на стальную подложку / Ковалев В.В. [и др.] //Технология металлов, – 2016, – №11. – с.9-18.
(0,56 п.л./ 0,11 п.л.)4. Анализ неоднородности распределения армирующей фазы в литыхпрутках и наплавленном слое из алюмоматричного композиционного материала/ Ковалев В.В. [и др.] // Технология металлов, – 2017, – №9. – с.9-18. (0,56 п.л./0,08 п.л.)13ГЛАВА 1. ОБОСНОВАНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ ДИСПЕРСНОНАПОЛНЕННОГО АЛЮМОМАТРИЧНОГО КОМПОЗИЦИОННОГОМАТЕРИАЛА В КАЧЕСТВЕ АНТИФРИКЦИОННОГО И ЗАДАЧИИССЛЕДОВАНИЯ1.1. Традиционные материалы подшипников скольжения паровых турбинДлительная и надежная работа подшипника скольжения достигаетсясочетанием высокой прочности (усталостная прочность, износостойкость) схарактеристиками мягкости (прирабатываемось, сопротивление схватыванию)[9,10].
Исходя из этого требования материал подшипника скольжения долженбыть одновременно прочным и мягким. Кроме того, для обеспечениявозможности образования между трущимися валом и подшипником скольженияравномерной масляной пленки, материал последнего должен обладать высокойтеплопроводностью и адсорбционной способностью к маслам.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
