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
образцов до и после испытаний на трибометре, чтобы скоррелировать результаты наблюдений за поверхностью материала и замеров процесса трения. С этой целью использовались электронный сканирующий микроскоп, анализ рассеивания энергии рентгеновских лучей, исследования с помощью рентгеновских лучей и электронная спектроскопия для химического анализа.
Результаты проведенных экспериментов обеспечили понимание механических и химических факторов влияющих на работу синхронизирующей системы и способствующих идентификации нового семейства фрикционных материалов. Функциональные прототипы, покрытые одним из этих новых фрикционных материалов, были последовательно испытаны на стенде для испытания синхронизаторов, на стенде для испытания КПП и непосредственно на автомобиле.
На рис.1.16 приведена зависимость коэффициента трения от скорости скольжения для порошкового фрикционного материала, измеренная на трибометре при условиях испытания: температура 200С, смазка ХТ 1536, давление 56 МПа.
Рис.1.16 Порошковый материал. Зависимость коэффициента трения от скорости скольжения.
На рис.1.17 показаны кривые, полученные для латунных колец обычно используемой в синхронизаторах с поверхностью без канавок и с поверхностью, имеющей канавки для разрыва масляной пленки. Испытания проводились на трибометре при тех же условиях, что и для порошкового материала. Можно увидеть, что для латуни канавки совершенно необходимы, чтобы достичь необходимой для синхронизации величины коэффициента трения, при этом наблюдается три режима смазывания: граничная тонкопленочная смазка при малых скоростях, смешанный режим смазки и гидродинамическая смазка при высоких скоростях скольжения.
Такие трибологические режимы обычны для систем смазки, где наблюдается трение деталей из сплавов на основе железа или меди. Только механическое воздействие канавок позволяет разрезать масляную пленку и достичь граничного режима смазки. Под механическим разрезанием масляной пленки понимается процесс стекания масла в полости канавок, суммарный объем которых строго определен.
Рис.1.17. Латунь. Зависимость коэффициента трения от скорости скольжения.
Для более подробного описания нового фрикционного материала на рис.1.16 показана зависимость коэффициента трения от скорости скольжения, измеренной на испытываемых шпильках состоящих из бронзовой матрицы без фрикционных модификаторов. Как и в случае использования латуни наблюдались три режима смазки. Приведенная кривая показывает, что характерные свойства нового фрикционного материала связаны с присутствием фазы модификатора трения.
В случае использования молибденового покрытия высокая пористость слоя покрытия, наряду с высокой твердостью, позволяют маслу стекать, в результате чего достигается контакт металл-металл при граничном режиме смазки. Это можно увидеть на рис.1.18, где приведена зависимость коэффициента трения от скорости скольжения при испытании на трибометре с выше указанными условиями. Способность получать граничные условия смазывания при гладкой поверхности является характерной особенностью нового композитного фрикционного материала.
Рис.1.18. Молибденовое покрытие. Зависимость коэффициента трения от скорости скольжения
На рис.1.19 приведена зависимость коэффициента трения от скорости скольжения для латуни, полученной на трибометре при температурах 200С, 800С, 1200С при использовании масла, содержащего добавки бора ELF XT 1536.
Очень важно отметить, что вязкость масла резко изменяется от 429 сантистокс при 200С до 20 сантистокс при 800С и только на 7 сантистокс при 1200С. Если бы механическое воздействие канавок, когда подрезается масляная пленка, было единственным параметром, влияющим на коэффициент трения, то тогда бы более низкая вязкость масла ассоциировалась с более высоким коэффициентом трения из-за того, что масло более легко начинает вытекать в канавки. Фактически, как можно увидеть на рис.1.19, это справедливо для температуры 800С, но не справедливо для температуры 1200С.
Рис.1.19. Латунь. Зависимость коэффициента от температуры
Коэффициент трения на латунной шпильке с канавками при температуре 1200С является меньше, чем при температуре 800С, что указывает на наличие при повышении температуры и других феноменов. Возможно, здесь имеют место химические реакции добавок, добавляемых в масло с латунной поверхностью. В случае применения нового фрикционного материала - бронза+15% хромистой стали, как видно на рис.1.20, более высокие температуры ассоциируются с более высоким коэффициентом трения без каких-либо эффектов, зависящих от температуры. Следует сказать, что при температурах 200С и 800С кривые зависимости коэффициента трения от скорости скольжения совпадают, поэтому на рис.1.20. указаны только температуры 800С и 1200С.
Рис.1.20. Новый фрикционный материал. Зависимость коэффициента трения от температуры
При различных условиях был замерен износ образцов. Была выявлена ясная зависимость износа от содержания модификатора трения (рис.1.21.). Износ уменьшается по мере увеличения содержания модификаторов трения, но существует предел, когда начинает действовать iепление бронзовой матрицы. Было определено, что этот предел соответствует 25% содержанию модификатора трения, поэтому был выбран стандартный состав с 20% модификатора трения (хромистая сталь), когда скорость износа составляет 3тАв10-9 мм3/Нм. Это лучше чем величина износа, из