Технология нанесения на рабочие поверхности узлов трения покрытий переменного состава

Цель работы: разработка ресурсосберегающей технологии газопламенного нанесения на рабочие поверхности деталей узлов трения покрытий переменного состава и их плазменного упрочнения, обеспечивающей их высокую износостойкость с заданным равномерным по поверхности эксплуатационным износом при различных локальных износных воздействиях. Задачи: 1. Провести анализ и систематизацию факторов изнашивания рабочих поверхностей деталей пар трения технологического оборудования; обосновать разработку технологии газотермического нанесения износостойких покрытий для поверхностей с переменным по длине износом на примере направляющих скольжения станков; сформулировать требования к структуре и составу покрытий, обеспечивающих равномерность износа по всей поверхности покрытия во времени при различных локальных износных воздействиях. 2. Провести теоретическое обоснование выбора метода и режимов газо-термического нанесения и упрочнения покрытий на рабочие поверхности пар трения на примере направляющих скольжения станков. 3. Разработать методику экспериментальных исследований процесса газопламенного напыления покрытий с последующим плазменным оплавлением и финишным плазменным упрочнением. 4. Экспериментально исследовать процесс газопламенного напыления с плазменным оплавлением покрытий, их финишной плазменной обработкой и получаемые прочностные свойства, износостойкость, структуру для нескольких сочетаний химического состава покрытий и для обеспечения данных требований найти целесообразные режимы нанесения и упрочения покрытий. 5. Разработать технологию нанесения на рабочие поверхности деталей узлов трения покрытий с переменным по длине составом, провести испытания нанесенных покрытий на направляющих скольжения станков при их восстановлении. Выводы: 1. Для получения прочного покрытия и минимизации остаточных термических напряжений в детали установлены требования к газодинамическим и тепловым параметрам газопламенного напыления и плазменного оплавления, заключающиеся в обеспечении расплавления напыляемых частиц размером 20-60 мкм, их скорости 350-400 м/с, погонном тепловложении оплавляющей плазменной струи ~200 кДж/м (отношении эффективной мощности плазменной струи ~1000 Вт к скорости её движения ~0,005 м/с). 2. При неравномерных локальных по длине направляющих станков износных воздействиях на их поверхности для повышения среднего ресурса направляющих предложен способ регулирования состава самофлюсующихся порошков в процессе газопламенного напыления покрытия в зависимости от продольной координаты направляющей, состоящий в увеличении доли более износостойкого порошка в смеси в зонах большего износного эксплуатационного воздействия. Экспериментальная проверка способа была подтверждена производственными испытаниями по критерию равномерного износа направляющих, что уменьшило перенос погрешности на обрабатываемые детали. 3. Определены закономерности формирования структуры и химического состава покрытия в зависимости от пропорционального соотношения составляющих в смеси самофлюсующихся порошков ПР-Н65Х25С3Р2 и ПР-Н77Х15С3Р2, что позволило определять необходимый переменный состав покрытия для получения заданной равномерной изностойкости при различных износных воздействиях. Изменение хрома на 5% при вариациях бора и кремния в пределах 0,5% позволяет регулировать интенсивность изнашивания покрытия до 0,04 мм/год. 4. Определена взаимосвязь структуры покрытий, полученных газопламенным напылением, плазменным оплавлением и финишным плазменным упрочнением, с механическими и эксплуатационными свойствами покрытий, подтвердившая эффективность технологических воздействий на выбранных режимах. Структура покрытия, характерная типичной структуре хромистых сталей, обеспечивает значения износостойкости, превышающие в 2,5 раза и более значения, характерные серым чугунам с пластинчатым перлитом с пластинчатой завихренной формой графита. 5. Разработаны технологические рекомендации предлагаемого комбинированного процесса нанесения покрытий переменного химического состава для упрочнения и восстановления направляющих станков. Разработана технология комбинированного процесса газопламенного напыления с плазменным оплавлением и финишным плазменным упрочнением для нанесения покрытий переменного состава, в том числе и для их восстановления. 6. Использование предлагаемой комбинированной технологии позволяет считать предложенный метод экономически эффективным, дающим возможность увеличить межремонтный период направляющих скольжения до 4,5 раз.