Ваш браузер устарел и не обеспечивает полноценную и безопасную работу с сайтом.
Установите актуальную версию вашего браузера или одну из современных альтернатив.
Известно, что детали современных машин и механизмов выбраковывают при очень малых износах. Одной из особенностей автомобильной техники является применение в их конструкциях достаточно большого количества деталей из цветных металлов и сплавов, так как они обладают высокими антифрикционными свойствами, коррозионной стойкостью, выдерживают значительные удельные нагрузки и высокие скоростные режимы. Чаще всего это бронзовые подшипники скольжения типа «втулка».
За последние 10 лет были предложены технологии восстановления деталей с применением металлических порошков. Они успешно применяются при плазменной, газопорошковой наплавке, электродуговой наплавке, наплавке ленточными порошковыми электродами и т. д. Среди известных ремонтных технологий восстановления бронзовых деталей практически нет технологий с использованием металлических порошков из цветных металлов, особенно с применением электрических процессов.
На сегодняшний день стоимость металлических порошков (особенно с хорошими физико-химическими характеристиками) очень высока, что связано с энергозатратностью методов их получения.
Решить данную проблему помогает рециклинг металлических отходов. Наиболее перспективным и энергоэффективным способом переработки отходов машиностроительных производств, в том числе и из цветных металлов и сплавов, является метод электроэрозионного диспергирования (ЭЭД) [1]. Однако вопросы применения подобных материалов в технологиях ремонта и восстановления деталей еще мало изучены. Наиболее удачными, с точки зрения применения в ремонтном производстве, являются электродуговые способы нанесения покрытий, в частности, электроискровая обработка (ЭИО) [2] с предварительным брикетированием, спеканием и получением из порошков электродов.
Следует отметить, что триботехнические свойства «вторичных» порошковых цветных материалов, также как и спеченных из них электродных материалов, при использовании в технологиях восстановления и упрочнения деталей еще мало изучены. Поэтому исследование триботехнических свойств электроискровых бронзовых покрытий, сформированных из вторичных цветных сплавов, является актуальной задачей.
Сравнительные триботехнические исследования проводились для покрытий из бронз марки БрАЖ9-4 и из вторичной бронзы, полученной по технологии искрового плазменного спекания порошка, диспергируемого в дистиллированной в воде (ИПС-бронза).
В основе спекаемого порошка — отходы бронзы марки БрАЖ9-4, составляющие до 95 % от общего состава, остальное — примеси меди марки М1 и бронзы марки БрКМц3-1 с размерами частиц 0,071 мм и менее [3]. В порошке превалируют частицы, имеющие правильную сферическую или эллиптическую форму, образующиеся при кристаллизации расплавленного материала [4].
Образцы-диски, используемые для исследования триботехнических свойств металлопокрытий, изготовлялись из стали 40Х диаметром 50 мм и толщиной 5 мм. На них наносились покрытия в виде дорожек методом ЭИО. Обработка велась электродами из бронзы марки БрАЖ9-4 и ИПС-бронзы на оптимальных режимах наплавки, по массопереносу, приросту толщины покрытия, скорость переноса материала [5, 6]. Затем покрытия шлифовались до получения шероховатости Ra 1,6…3,2.
В качестве контртела выбран шарик диаметром 6 мм из стали 100Cr6.
Износостойкость покрытий оценивалась по ГОСТ 23.224–86, прирабатываемость сопряжений — в соответствии с РД 50-662–88 [7].
Износные испытания металлопокрытий проводились по схеме «круговое движение», по которой образец с покрытием в виде диска вращался с заданной скоростью, а по нему скользил индентор-контртело в виде шарика.
Среда испытаний: влажность — 45–50 %, температура окружающего воздуха – 23–25 ̊С, испытания проходили в условиях граничного (масло М-10Г2к) и сухого трения со скоростью относительного скольжения 0,2 м/с.
В работе использовалось следующее оборудование: установка ЭИО «Вестрон», трибометр «TRB-S-DE».
Триботехнические исследования сопряжений «образец-диск с покрытием ЭИО электродом БрАЖ9-4 + шариковый индентор Сталь 100Cr6» и «образец-диск c покрытием ЭИО электродом ИПС-бронзы + шариковый индентор Сталь 100Cr6» проводились в несколько этапов. Первый этап предусматривал испытания данных сопряжений на прирабатываемость при ступенчатом повышении нагрузки в условиях сухого и граничного трений. Время, при котором сопряжение находилось под определенной нагрузкой выбиралось с учетом стабилизации коэффициента трения, было одинаково и составляло около 6 минут.
Результаты испытаний исследуемых сопряжений на прирабатываемость показали, что сопряжения с ИПС-бронзой в сравнении с бронзой БрАЖ9-4 в условиях сухого трения имеют показатель прирабатываемости выше в 1,78 раза, а максимальную несущую способность в 1,09 раз. В условиях граничного трения сопряжения с ИПС-бронзой в сравнении с бронзой БрАЖ9-4 имеют показатель прирабатываемости меньше в 0,94 раза, а максимальную несущую способность меньше в 0,74 раза. То есть, покрытия с ИПС-бронзой в сравнении с бронзой БрАЖ9-4 лучше прирабатываются и менее склонны к заеданию при работе в условиях сухого трения. При работе в условиях граничного трения показатель прирабатываемости исследуемых сопряжений с ИПС-бронзой в сравнении с бронзой БрАЖ9-4 меньше в 0,94 раза (что практически сопоставимо с БрАЖ9-4), а максимальная несущая способность — меньше в 0,74 раза. Небольшое снижение показателя приработанного сопряжения указывает на склонность к заеданию сопряжений с ИПС-бронзой в сравнении с БрАЖ9-4 в условиях граничного трения.
Длительные испытания на износостойкость исследуемых сопряжений при оптимальных нагрузках, соответствующих минимальному коэффициенту трения, при установившемся режиме трения приработанного сопряжения показали, что фактор износа у сопряжений после ЭИО ИПС-бронзой при работе в условиях сухого трения в 1,94 меньше, чем у сопряжений с покрытием БрАЖ9-4, а в условиях граничного трения — в 1,29 раза выше.
Экспериментальные исследования показали высокие показатели триботехнических свойств электроискровых покрытий с электродами из спеченных вторичных материалов для сопряжений, работающих в условиях сухого трения, не уступающие показателям искровых покрытий с электродами БрАЖ9-4. То есть переработка порошковых материалов, в том числе для спекания электродов, с помощью электроэрозионного диспергирования открывает большие возможности для получения нового сырья, используемого в технологиях восстановления и упрочнения деталей различной техники.
Незначительное увеличение комплексного показателя коэффициента износа сопряжений после ЭИО ИПС-бронзой по сравнению с сопряжениями с покрытием БрАЖ9-4, то есть ухудшение испытанных в условиях граничного трения триботехнических свойств, скорее всего, связано с выбором смазки, режимов спекания порошковых материалов, подбор материала контртела в комплексе и др. Решение этих вопросов определяет направления дальнейших экспериментальных исследований.
