Наплавка ТВЧ ценна там, где необходимо сохранить структуру и свойства карбидных крупинок, достичь минимального сплавления их с ме-таллом, выполняющим роль связки.

Недостатки: низкий к.п.д. процесса; перегрев основного металла; не-обходимость использования для наплавки только тех материалов, которые имеют температуру плавления ниже температуры плавления основного

Абразивное изнашивание

Абразивным изнашиванием поверхности трения называют её разру-шение под воздействием более твердых частиц, обычно минерального про-исхождения (руда, гранит, кварцевый песок и др.). Абразивное изнашива-ние происходит и при взаимодействии пар трения, когда шероховатая де-таль перемещается под нагрузкой относительно другой из более мягкого металла.

Абразивное изнашивание характерно для очень большого числа ма-шин и механизмов, работающих в самых разнообразных условиях, когда рабочие органы оборудования непосредственно соприкасаются с добыва-емыми, транспортируемыми и перерабатываемыми горными породами, ре-жут грунт, а также в случаях, когда твердые частицы, увлекаемые потоком воды, воздуха, газов со значительной скоростью ударяются о металличес-кие детали. К такому износу подвержены: строительные, дорожные и поч-вообрабатывающие машины; траки гусеничных машин; шнеки, зубья ков-шей экскаваторов, конуса и чаши засыпных аппаратов доменных печей, буровой инструмент, рабочие органы угледобывающих комбайнов, лопас-ти смесителей, дробилки, пресс-формы для прессования кирпича; транс-портеры руды, угля,горныхпород; черпаки драг, дымососы и мельничные вентиляторы.

Для большинства деталей дорожностроительной техники: лопаток смесителей, скребков бегунов, ножей помешивающих, шнеков питателей, ножей отвалов бульдозеров – характерен механизм силового взаимодействия абразива с поверхностным слоем. Разрушение поверхности трения в результате относительного перемещения абразивных частиц, имеющих частично ограниченную степень вращения вокруг своей оси и продольного перемещения при взаимодействии с материалом в переменных точках касания, происходит, если между трущимися поверхностями тел попадают доли твердого вещества (рис. 2.2), вызывающие истирание этих поверхностей в результате резания или царапанья, когда абразивные частицы внедряются в металл и срезают микростружку с истираемой поверхности.

1 – частицы твердого вещества (абразивные частицы)

Рисунок 2.2 – Модель абразивного изнашивания

Интенсивность износа зависит от твердости и геометрической фор-мы истирающих частиц. Часто абразивный износ осложняется ударами (например, рабочие органы землеройных машин).

Повышение температуры в условиях трения (детали засыпных аппа-ратов доменных печей) резко увеличивают скорость абразивного износа, при этом твердость абразивных частиц остается практически неизменной, но твердость металла сильно снижается, снижается и сопротивление внед-рению истирающих частиц.

Считается, что для уменьшения абразивного изнашивания предпоч-тительно применение металла по возможности более высокой твердости. Абразивное изнашивание мягких и твердых поверхностей имеет свои осо-бенности. Так, при трении металлических поверхностей с низкой твердо-стью абразивные частицы утопают в металле, а при высокой твердости металла они оставляют царапины на трущихся поверхностях, что делает абразивное изнашивание похожим на процесс изнашивания при задирании.

Проблема повышения срока службы деталей, эксплуатирующихся в тяжелых условиях абразивного изнашивания, является довольно актуаль-ной для многих областей промышленности, которые добывают и перера-батывают минеральное сырьё. Ее сложность заключается в том, что дета-ли, непосредственно контактирующие с абразивной средой, рядом с высо-кой износоустойчивостью должны обладать относительно высокой проч-ностью и пластичностью для обеспечения конструкционной надежности.

Износоустойчивость многих материалов: легированных белых чугу-нов, инструментальных высокоуглеродистых сталей, наплавок сормайтом и др. – повышается с увеличением твердости. Однако с ростом твердости резко увеличивается хрупкость, и детали из таких материалов недопустимо часто выходят из строя в результате поломок в процессе эксплуатации.

Известна довольно пластичная и прочная высокомарганцевая сталь Г13, которая удовлетворительно работает в условиях абразивного изнаши-вания совместно с ударными нагрузками. Ее поверхностный слой в резуль-тате наклёпа упрочняется, а сердцевина, оставаясь пластичной, обеспе-чивает необходимые механические свойства. Однако в безударных услови-ях эксплуатации деталей пресс-форм высокомарганцевая сталь не претер-певает упрочнения и интенсивно изнашивается.

В процессе изнашивания за счет многократного повторения актов разрушения микрообъемов металла в пространстве между упрочненной фазой поверхность матрицы имеет более глубокие следы пластического деформирования и микрорезания.

В условиях эксплуатации деталей машин, в которых разрушение ра-бочей поверхности вызвано влиянием абразивного материала, высокая из-носостойкость гетерогенных сплавов, содержащих значительное количество упрочненной фазы, связана с избирательным характером износа более мягкой структурной составляющей (основы сплава).

Таким образом, известные материалы или твердые и недопустимо хрупкие или довольно пластичные, но при этом обладают низкой износостойкостью.

В результате всестороннего изучения условий эксплуатации и харак-тера изнашивания деталей пресс-форм, а также исследований влияния структуры сплавов на их сопротивляемость безударному абразивному из-нашиванию в сочетании с высокими давлениями абразивной массы на ра-бочую поверхность, удалось определить структурное состояние сплавов, которые при высокой износоустойчивости обеспечивают достаточный уровень пластических свойств.

Раньше практически на всех огнеупорных предприятиях страны в качестве материала облицовочных пластин пресс-форм использовали сталь 20Х с последующей цементацией и закалкой. Срок службы таких пластин обычно не превышал 5...6 рабочих смен.

С помощью металлографического, карбидного, рентгеноструктурно-го и электронномикроскопического анализов облицовочных пластин пресс-форм до и после износа выявлены особенности поведения отдельных структурных составляющих сплавов при взаимодействии с абразивными телами и определены свойства сплавов, обуславливающих их сопротивля-емость абразивному изнашиванию.

Установлено, что для облицовочных пластин пресс-форм наиболее износостойкими являются сплавы, остаточный аустенит которых имеет точку начала мартенситного превращения около 30°С. После термообра-ботки в их основе содержится 75...85 % остаточного аустенита и 25...15 % мартенсита.

Абсолютную величину линейного износа облицовочных пластин пос-ле производственных испытаний измерялина установке (рис. 2.3), записыва-ющей профиль изношенной поверхности[3].

а – профиль износа поверхности пластины

Рисунок 2.3 – Установка для измерения величины износа

облицовочных плит

Пластина 4 жестко закрепляется специальными зажимами на стойке 3 внутри скобы 8 между ножкой индикатора 5 и упором 2, который прижима-ется к нерабочей плоскости при помощи пружины 1. При движении скобы от электромотора 11 через редуктор 12 ножка индикатора, воспроизводя про-филь изношенной поверхности, деформирует пластину 6 с наклеенными на нее датчиками 7, показания которых записываются на перфоленту через уси-литель 9 электронным потенциометром 10 типа ЭПП -09М2. Скорость дви-жения скобы относительно пластины выбирают равной скорости движения перфоленты электронного потенциометра, поэтому протяженность изношен-ного участка записывается потенциометром в масштабе 1:1.

В результате исследований для изготовления пластин была рекомен-дована сталь Х12Ф1 и разработана технология ее термической обработки. Срок службы пластин увеличился в 4...5 раз.

Испытания на износ в абразивной среде

Вследствие многообразия видов изнашивания реальный износ конк-ретной детали зачастую представляет собой сложную комбинацию неско-льких видов изнашивания. Проведение натурных испытаний наплавленных деталей для оценки эксплуатационных свойств наплавленных слоев явля-ется дорогостоящей и, как правило, длительной операцией. Поэтому пред-варительную оценку стойкости наплавленного металла против того или иного вида изнашивания производят в лабораторных условиях. Стандартов на методы лабораторных испытаний износостойкости наплавленного ме-талла до сих пор нет, и большинство разработчиков наплавочных материа-лов используют установки, в той или иной степени имитирующие условия работы конкретной детали. Лабораторные методики исследований и лабо-раторные установкииспользуют для исследования закономерностей раз-личных видов изнашивания, с их помощью можно также сделать предва-рительный вывод о пригодности того или иного наплавочного материала и технологии наплавки для восстановления и упрочнения конкретной дета-ли. И только стендовые и натурные испытания наплавленных деталей поз-воляют сделать окончательный выбор в пользу того или другого напла-вочного материала, способа и технологии наплавки.

Для оценки износостойкости наплавленного металла при изнашива-нии свободным абразивом наибольшее распространение получили уста-новки, в которых во время испытаний наплавленный образецприжимают с определенным усилием к вращающемуся резиновому диску с канавками. При вращении диск захватывает своими канавками абразив, обычно квар-цевый песок, который и изнашивает испытуемый образец (рис. 2.4).

Для исследования изнашивания наплавленного металла закрепленным абразивом (абразивной шкуркой) была разработана установка Х4-Б. В ИЭС им. Е. О. Патона эта установка была усовершенствована и получила название ИЗА-1 (рис. 2.5).

1 –грузы; 2 – наплавленный образец; 3 –абразивный материал;

4 –резиновый диск с канавками; 5 –двигатель

Рисунок 2.4 – Схема установки для исследования изнашивания наплавленного металла незакрепленным абразивом

Принципиальное отличие этой установки от Х4-Б заключается в том, что на ней одновременно испытывают два образца, один из которых явля-ется эталонным. При испытаниях обеспечивают постоянную скорость перемещения образцов по свежей части абразивной шкурки. Условия испытаний: диаметр образца – 4 мм; удельное давление – 2 МПа; путь трения – 34 м; абразив – электрокорундовая шкурка; эталон – сталь 45 отожженная[45].

1 –диск с электрокорундовой шкуркой; 2 –грузы;

3 –исследуемый образец и эталон

Рисунок 2.5 – Схема установки ИЗА-1 для исследования

Дата добавления: 2015-10-28