Теоретико-экспериментальное обоснование повышения износостойкости пары трения кольцо-маслоотражатель турбокомпрессора методом отпуска
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
чаще всего производят на спокойном воздухе. Некоторые легированные стали охлаждают даже в воде, но это вызывается особыми обстоятельствами, которые будут рассмотрены в дальнейшем (рис. 1.3) [37]
Рисунок 1.3. Изменение твердости и вязкости стали 45Х в зависимости от температур отпуска
Цель и задачи исследований
Проведенный анализ работы и износа торцевых уплотнений турбокомпрессоров показывает, что детали уплотнения работающие в условиях трения имеют такую степень износа, которая позволяет изменить материал кольца и его геометрические параметры.
Обзор технической литературы свидетельствует, что существуют уплотнения с различным материалом уплотнительных колец, которые обеспечивают герметичность уплотнения в разных условиях работы. Работоспособность турбокомпрессоров во многом зависит от износостойкости деталей торцевого уплотнения и качества ремонта и технического обслуживания, уровень которых, в свою очередь, обусловлен надежностью и ресурсом запасных частей, в том числе восстановленных. В большинстве случаев отказ турбокомпрессора происходит из-за выхода со строя торцевого уплотнения. Материал, из которого изготовлен маслоотражатель - сталь 45Х, допускается сталь 40Х, а кольцо уплотнительное изготовлено с чугуна специального твердостью HRC 94…104 [23; 34]. В процессе эксплуатации уплотнения из-за гидроабразивного изнашивания, происходит механическое разрушение поверхностей трущихся деталей. Это приводит к изменению геометрических размеров и снижению работоспособности узла в целом. Поэтому износостойкость пары трения является одним из важнейших эксплуатационных характеристик и является одним из требований к материалам, используемых для изготовления и восстановления деталей. Выбранный материал должен обладать достаточной механической прочностью, технологичностью, а пара трения должна обеспечивать минимальный коэффициент трения, исключать возможность схватывания и заедания.
Данным свойствам лучше всего подходит: для кольца высокопрочный чугун, из которого изготовляют поршневые кольца двигателей внутреннего сгорания, а для маслоотражателя - сталь 40Х. Механические свойства высокопрочного чугуна позволяют применять его для изготовления деталей, работающих при циклических нагрузках и в условиях сильного абразивного износа [25]. Важнейшей особенностью высокопрочного чугуна является высокий уровень механических свойств, соответствующий свойствам стали. По сравнению с углеродистой сталью высокопрочный чугун имеет более высокую износостойкость, что увеличивает срок службы деталей машин; лучшую обрабатываемость резанием, что снижает расход режущего инструмента. По сравнению с серым чугуном высокопрочный имеет не только более высокие механические свойства, но и лучшую свариваемость [19].
Закалкой чугуна, с последующим отпуском можно достичь повышения твердости с целью повышения износостойкости.
Проводя закалку стального маслоотражателя можно получить повышенную твердость в заранее определенных местах. Однако для получения необходимой твердости и износостойкости после термической обработки имеет основное значение температура закалки, которая зависит также от состава стали.
Поскольку на механические свойства и износостойкость чугунов влияет температура закалки и отпуска, то необходимо исследовать эту взаимосвязь для высокопрочных чугунов различных марок и отлитых по различной технологии.
Исходя из вышеизложенного, целью работы является повышение износостойкости деталей торцевого уплотнения турбокомпрессора. Цель достигается решением следующих задач:
1.Исследованием влияния режимов отпуска высокопрочных чугунов на твердость колец и их износ после стендовой обкатки турбокомпрессоров.
2.Исследованием влияния режимов закалки маслоотражателя на твердость и износ после стендовой обкатки турбокомпрессоров.
3.Оценкой экономической эффективности внедрения результатов исследований.
РАЗДЕЛ 2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ ПОВЫШЕНИЯ
ИЗНОСОСТОЙКОСТИ ДЕТАЛЕЙ ТОРЦЕВОГО УПЛОТНЕНИЯ
ТУРБОКОМПРЕССОРОВ
2.1 Термообработка, как метод повышения износостойкости
Термическая обработка является одним из способов повышения износостойкости деталей. Одним из важнейших этапов термообработки является закалка и отпуск. Так, как химический состав и структура всех металлов сильно отличаются друг от друга, то соответственно, и режимы термообработки у них буду различными.
При отпуске деталей из серых чугунов, температура отпуска колеблется в пределах 150оС…600оС. Также стоит учитывать, что нагрев сложных деталей из серого чугуна производится медленно. Выдержка в печи при заданной температуре составляет 1…3 часа. Охлаждение производится на воздухе. Такой режим отпуска позволяет нам снять термические напряжения в деталях и добиться определенной твердости изделия. Такой режим отпуска будет способствовать превращению остаточного аустенита, мартенсита, укрупнению карбидной фазы. Исходная структура основной массы будет представлять собой мартенсит, тростит, остаточный аустенит. Конечная структура будет представлена в виде мартенсита, троостита, сорбита отпуска.
Отпуск высокопрочных чугунов производится в диапазонах температур 200оС…600оС. Для деталей сложной формы, как впрочем и при отпуске серых чугунов, нагрев применяется медленный. Выдержка в печи при заданной температуре составляет 1…3 часа. Охла?/p>