Разработка метода и технология напыления износостойких покрытий на наружную коническую поверхность кольца блокирующего синхронизатора ВАЗ 2123
Дипломная работа - Транспорт, логистика
Другие дипломы по предмету Транспорт, логистика
келевой матрице (основе) и специального инструмента для их обработки iелью расширения их внедрения в серийном и массовом производствах.
При проведении комплекса исследований в этой области необходимо стремиться к тому, чтобы экономический эффект от увеличения ресурса деталей с упрочняющими покрытиями в эксплуатации превышал затраты на их изготовление.
Следует учитывать при этом, что работоспособность сплавов на никелевой основе зависит от условий эксплуатации. Так, например, хорошо проявив себя в условиях трения скольжения, даже абразивного, эти сплавы не работают в конструкциях с высокими ударными и удельными знакопеременными нагрузками. Объясняется это тем, что в данных условиях механизм износа описываемых сплавов имеет питтинговый характер, который до конца не изучен, но с большой степенью вероятности может быть охарактеризован следующим образом. Никелевая матрица под воздействием ударных нагрузок подвергается наклепу, в результате чего происходит вытеснение упрочняющих карбидоборидных зерен в зону трения. На границе появляются острые иглы, начинающие интенсивно изнашивать ответное (контр) тело. В результате по мере износа происходит микросварка зерен упрочняющей фазы с трущейся поверхностью и вырыв их из покрыта. Образовавшиеся пустоты не заполняются продуктами износа, и это, по мере эксплуатации изделия, приводит к катастрофическом износу трущейся пары. Один из путей улучшения свойств этих материалов, применяемых для упрочнения автомобильных деталей, - легирование их элементами, частично устраняющими перечисленные выше недостатки.
Большое влияние на работоспособность материалов трущихся пар деталей оказывают их температура плавления, энергия связи в решетке и способность образовывать в зоне трения продукты в виде пленок химических соединений, препятствующих схватыванию поверхностей трения.
Принципиальные же решения в области создания новых порошковых материалов, обладающих свойствами самофлюсовиния, для нанесения их в качестве износостойких покрытий на детали машин и механизмов, очевидно, могут быть, найдены при выполнении целого ряда условии. Во-первых, материал основы (матрицы) должен иметь более высокую энергию связи в решетке, чем никель, обладающий способностью удовлетворительно обрабатываться на традиционном оборудовании и традиционным инструментом. Во-вторых, твердость упрочняющей фазы должна быть ниже, чем у твердосплавного или керамического лезвийного инструмента, при этом упрочняющая фаза должна обладать свойствами, обеспечивающими высокую работоспособность деталей с покрытиями, и удовлетворять требованиям, предъявляемым к материалам, работающим в различных условиях трения. Матричные материалы оболочек должны состоять из сплавов на основе Fe, Ni, Cu, Ti, Al или их соединений с элементами, обладающим свойствами флюсования, - В, Si, Р, Mn.
Наиболее доступным и дешевым сырьем в качестве наполнителя новых порошковых самофлюсующихся материалов, по-видимому, являются ненасыщенные низкие оксиды металлов. Являясь фазами с ионным типом связи в решетки, они представляют coбой, устойчивые элементы покрытий, поскольку не склонны к схватыванию в зоне трения и не боятся окисления при работе в условиях повышенных температур, так как имеют более высокие температуру плавления и твердость по сравнению с чистым металлом, из которого они образованны. Совокупность этих свойств оксидов, позволяет применить их в самых различных условиях эксплуатации в машиностроении: при фрикционном и антифрикционном трении, со мазкой и без нее.
Основной задачей создания материалов с таким наполнителем является подбор матричных материалов, прочно связанных с наполнителем и обладающих хорошей совместимостью с металлом детали, на которую наносят покрытие. Работоспособность таких материалов зависит от дисперсности включения наполнителя, оптимального соотношения между наполнителем и матрицей и свойств самой матрицы.
2.3 iепление покрытия с деталью и факторы, влияющие на его величину
Известно, что прочность iепления напыленных на деталь покрытий с материалом основы в зависимости от мощности источника распыления колеблется в пределах от 0,1 до 10 кгс/мм2 при прочности iепления частиц в слое покрытия 10-50 кгс/мм2. В то же время, согласно исследованиям, наибольшая прочность iепления покрытия с материалом основы, определенная через работу адгезии по формуле
si=Аадг/r=sжг (1 + cos q)/ r, (2.5)
где Аадг - работа адгезии, эрг/см2;
r - радиус сил межатомного взаимодействия, см;
sжг - поверхностное натяжения жидкой фазы, ккал/моль;
q - краевой угол смачивания, град.
для окислов на металлах, например, составляет 25800-26500 кгс/см2, а для системы металлическое покрытие - деталь эта величина еще больше. Столь значительная разница приведенных значений величины прочности iепления, по - видимому, обусловлена самой технологией газотермического напыления покрытий. Анализ явлений, происходящих на границе деталь - покрытие и в самом покрытии между слоями в процессе напыления, позволяет выдать практические рекомендации для разработки технологии нанесения покрытий с высокими рабочими свойствами.
Как известно, процесс получения покрытий газотермическим распылением заключается в разогреве порошкового или проволочного материала в дуговом разряде или в кислородно-ацетиленовом пламени до состояния плавления или пластического состояния, в разгоне этих частиц и их отложении на поверхности детали. Вар