РОЗДІЛ 2
ПРОГРАМА ТА МЕТОДИКИ ДОСЛІДЖЕНЬ
2.1. Методика статистичного дослідження зносу робочих поверхонь шестерень насоса
Дослідження технічного стану шестерень полягали в наступному.
1. Збирання статистичних даних про зношення шестерень насосів.
2. Визначення переважного виду зношування шестерень.
3. Обробка зібраних даних методами математичної статистики.
4 Визначення інтервальних характеристик розподілу зношування елементів шестерень.
5. Визначення теоретичного закону розподілу і його параметрів.
6. Побудова статистичної моделі зношеної шестерні.
Дослідження зношення шестерень насосів НШ-32У проводили на ВАТ "Кіровоградський РМЗ ім. В.К. Таратути".
Визначення величин зношувань зовнішніх поверхонь шестерень виконували гладкими мікрометрами згідно ГОСТ 6507-90 з відповідними межами вимірювань: зношення поверхонь під манжету, шліців і ширину вінця - МК 25-1, цапф - МК 50 - 1, зношення зубів по зовнішньому діаметру - МК 75 - 1. Зношення товщини зубів по евольвентному профілю визначали штангензубоміром ШЗН-18 ТУ 2-034-773-89.
Зношення колодязів корпуса по діаметру визначали за допомогою нутроміра 50-100 ГОСТ 9244 - 75 з важільно-зубчатою вимірювальною головкою типу 2 ИГ ГОСТ 18833-73.
Вимірювання за допомогою вказаних засобів виконували з наступною точністю: для манжет, шліців та ширини вінця - ?2 мкм, цапфи та зовнішнього діаметра зубів - ?2,5 мкм, товщини зуба - ?0,05 мм, внутрішнього діаметру колодязів - ? 4 мкм.
Обробку даних результатів дослідження зносу елементів шестерень у відповідності із запропонованою програмою проводили за методиками, викладеними в [35, 108 - 110].
Швидкість та інтенсивність зношування визначали аналітичним шляхом.
2.2. Вибір компонентів зносостійких композиційних матеріалів
Вибір компонентів зносостійких композиційних матеріалів проводився в два етапи (вибір матриці та наповнювача) з урахуванням наступних положень.
Висока твердість зміцнюючої фази, як правило, супроводжується високою крихкістю, яка повинна компенсуватися порівняно м'якою і в'язкою матрицею. Твердість пластичної матриці повинна бути порядку 4...6 ГПа, а різниця в мікротвердості зміцнюючих і зв'язуючих фаз зносостійких композиційних матеріалів повинна складати 5...7 ГПа [84, 111]. В цьому випадку в матриці відбуватиметься релаксація виникаючих напруг.
На першому етапі в якості матриці були вибрані високолеговані порошки на основі заліза: ПГ-УС-25, ПГ-С-27 і ПГ-ФБХ-6-2 виробництва Торезського заводу наплавочних твердих сплавів з розміром фракції - 50...100 мкм, які мають наступні хімічні склади.
Порошок ПГ-УС-25: 4,5...5,5 % С; 38...44 % Cr; 1,5...2,8 % Si; менше 2,5 % Mn; 1,0...1,8 % Ni; не більше 0,07 % S; не більше 0,06 Р; решта 43...55 % Fe.
Порошок ПГ-С-27: 3,6...4,5 % С; 25...28 % Cr; 1,0...2,0 % Si; 0,8...1,5 % Mn; 1,5...2,0 % Ni; 0,2...0,4 % W; 0,10...0,15 % Мо; не більше 0,07 % S; не більше 0,06 Р; решта 61,5...68,0 % Fe.
Порошок ПГ-ФБХ-6-2: 4,0...4,5 % С; 30,0...34,0 % Cr; 1,50...1,75 % Si; 2,0...2,7 % Mn;1,0...1,6 % В; не більше 0,07 % S; не більше 0,06 Р; решта 61,5...68,0 % Fe.
До складу порошку ПГ-ФБХ-6-2 в якості зміцнюючого елементу матриці і хімічного активатора процесу контактного наварювання входить бор, який забезпечує збільшення її міцності на 15%, мікротвердості на 25% і міцності зчеплення з основою на 15%.
На другому етапі підбирали наповнювач зносостійкого композиційного матеріалу та його об'ємний вміст в порошку.
Об'ємний вміст керамічного наповнювача для умов абразивного зношування, може змінюватися в широких межах - від 20 до 85 % [105]. Дані межі пояснюються тим, що при малому вмісті твердих фаз (до 15%) в порошку не відбувається істотного підвищення зносостійкості матеріалу.
Використання в якості наповнювачів карбідів металів, пов'язане з їх високою твердістю і зносостійкістю, а також більш високою електропровідністю в порівнянні з оксидами і нітридами. Враховуючи дефіцитність карбіду вольфраму при дослідженнях в якості наповнювача використовувався карбід хрому і титану.
Карбід хрому Сr3C2 має високу зносостійкість, твердість і хімічну стабільність, низький коефіцієнт тертя, високу міцність зчеплення з поверхнею матеріалу основи, здатність не руйнуватися під дією механічних і теплових навантажень [41].
Карбід хрому використовували як складову частину порошку КХНП-20, що складається з 80% карбіду хрому Cr3C2, плакованого 20% нікелю виробництва НВО "Тулачермет" (ТУ 48-19-381-85). Мікротвердість карбідів хрому складає =13...19 ГПа [13, 112]. Нікель, яким плаковані частинки карбіду хрому, знаходиться в ультрадисперсному активному стані, сприяє збільшенню в'язкості матриці, електропроводності і виступає хімічним і дисперсійним активатором процесу контактного наварювання. Наявність нікелю уповільнює дифузійне розчинення карбідів хрому в матриці, поліпшує зчеплення наповнювача з основою, сприяє зменшенню пористості в процесі спікання.
Розчинення частинок карбіду хрому при формуванні покриття відбувається більш інтенсивно при їх невеликих розмірах. Використання карбідів великих розмірів ускладнює формування щільних структур.
Дослідженнями [113] показано, що при експлуатації покриттів, до складу яких входять карбіди титана, при гідроабразивному зношуванні не відбувається мікрорізання поверхні. Висока хімічна міцність карбіду титана перешкоджає взаємодії його з матрицею і сприяє створенню гетерогенної структури покриття. [114].
Для покращення ущільнення порошку додатково у якості наповнювача використовували карбіди титана у вигляді дрібних фракцій, які повільніше розчиняються в матриці при нанесенні покриття.
Дослідження по нанесенню покриттів проводилося з використанням 7 складів порошкових сумішей (табл. 2.1).
Таблиця. 2.1
Склад досліджуваних порошкових сумішей
Компоненти порошкових сумішейПорядковий номер пор