Обеспечение адгезионной прочности газотермических покрытий поршневых колец двигателей карьерного транспорта
- 1 — Эстонский университет естественных наук
- 2 — Санкт-Петербургский горный университет ▪ Orcid
- 3 — Санкт-Петербургский горный университет
Аннотация
Основной тенденцией в развитии современного дизелестроения является создание форсированных, надежных и экономичных двигателей внутреннего сгорания (ДВС), которые находят широкое применение в различных отраслях промышленности, включая горное машиностроение. Рассмотрено применение методов газотермического и газоплазменного напыления для получения износостойкого покрытия поршневых колец крупногабаритных двигателей внутреннего сгорания карьерного транспорта – тепловозных локомотивов и автосамосвалов. Показано, что в качестве подготовительной операции перед напылением широко применяется струйно-абразивная обработка поверхности подложки, при этом значительное влияние на прочность сцепления напыляемого покрытия с подложкой оказывает шероховатость рабочей поверхности колец после струйно-абразивной обработки. Выбор шероховатости поверхности и режимов струйно-абразивной обработки для повышения прочности сцепления покрытия с подложкой во многом определяет как толщину покрытия, так и надежность самой детали. Целью работы является исследование зависимости адгезионной прочности сцепления газотермического износостойкого покрытия поршневых колец крупногабаритных двигателей карьерного транспорта, включая автосамосвалы и тепловозные локомотивы, от шероховатости рабочей поверхности после струйно-абразивной обработки, которая в свою очередь зависит от ее режимов (расстояния до среза сопла, числа проходов, давления рабочего воздуха, частоты смены дроби). Прочность сцепления рабочей поверхности поршневых колец диаметром 210 мм с напыляемым покрытием композицией молибдена и стальной проволоки оценивалась углом закручивания, при котором происходило отслаивание покрытия. Показано, что шероховатость, обеспечивающая угол закручивания более 35°, должна составлять более 22 мкм, что не вызывает отслаивания покрытия. Режимы струйно-абразивной обработки, обеспечивающие указанные значения шероховатости: давление рабочего воздуха 0,4 МПа, расстояние до среза сопла – 110 мм, количество проходов – 2, смена дроби после обработки 40 оправок.
Литература
- Гаркунов Д.Н. Триботехника / Д.Н.Гаркунов, Э.Л.Мельников, В.С.Гаврилюк. М.: КНОРУС, 2013. 408 с.
- Дроздов Ю.Н. Прикладная трибология (трение, износ и смазка) / Ю.Н.Дроздов, Е.Г.Юдин, А.И.Белов. М.: Эко-Пресс, 2010. 604 с.
- Кравченко И.Н. Обеспечение надежности адгезионной связи плазменных покрытий на поршневых кольцах ДВС с учетом их теплового и термонапряженного состояния / И.Н.Кравченко, Е.М.Бобряшов, А.Ф.Пузряков // Международный журнал экспериментального образования. 2013. № 10. C. 358-361.
- Красный В.А. Применение полимерных композитных материалов в узлах трения скважинных нефтяных насосов / В.А.Красный, В.В.Максаров, Ю.Ольт // Записки Горного института. 2015. Т. 211. С. 71-79.
- Кудинов В.А. Нанесение покрытий напылением. Теория, технология и оборудование / В.А.Кудинов, Г.В.Бобров. М.: Металлургия, 1992. 432 с.
- Мяконьков М.Б. Сравнительные исследования способов нанесения покрытий на поршневые кольца для уменьшения их износа // Металлообработка. 2010. № 3. C. 36-39.
- Основы эксплуатации горных машин и оборудования / А.В.Гилев, В.Г.Чесноков, Н.Б.Лаврова, Л.В.Хомич, Н.Н.Гилева, Л.П.Коростовенко; Сиб. федер. ун-т. Красноярск. 2011. 276 с.
- Суслов А.Г. Технологическое обеспечение и повышение эксплуатационных свойств деталей и их соединений / А.Г.Суслов, В.П.Федоров, О.А.Горленко. М.: Машиностроение, 2006. 448 с.
- Цыбин А.С. Физические основы плазменной и лазерной технологий / МИФИ. М., 2002. 184 с.
- Agarwala R.C. Electroless alloy/composite coatings: A review / R.C.Agarwala, V.Agarwala // Sadhana. 2003. Vol. 28. Parts 3 & 4. P. 475-493.
- Diesel Engine Cylinder Bore Coating for Extreme Operating Conditions / Kamo Lloyd, Dorsaf Saad, Philipe Saad, Milad H.Mekari // SAE Technical Paper 2007-01-1439, 2007. DOI: 10.4271/2007-01-1439
- Holmberg K. Coatings Tribology – Properties, Mechanisms, Techniques and Applications in Surface Engineering / K.Holmberg, A.Matthews // Tribology and Interface Engineering Series 56. Amsterdam: Elsevier, 2009. 560 p.
- Krasnyy V. Improving fretting resistance of heavily loaded friction machine parts using a modified polymer composition / V.Krasnyy, V.Maksarov, J.Olt // Agronomy Research. 2016. Vol. 14(S1). P. 1023-1033.
- Krasnyy V. Increase of wear and fretting resistance of mining machinery parts with regular roughness patterns / V.Krasnyy, V.Maksarov, J.Olt // Annals of DAAAM and Proceedings of the International DAAAM Symposium. 2016. P. 151-156.
- Maksarov V. The Formation of Surface Roughness of Piston Rings for the Purpose of Improving the Adhesion of Wear-Resistant Coatings / V.Maksarov, V.Krasnyy // Key Engineering Materials. 2017. Vol. 736. P. 73-78.
- Musil J. Hard and super hard nanocomposite coatings // Surface and coatings technology. 2000. Vol. 125. Iss. 1-3. P. 322-330.
- Shaffer S.J. Tribological performance of various coatings in unlubricated sliding for use in small arms action components / S.J.Shaffer, M.J.Rogers // Wear. 2007. Vol. 263. P. 1281-1290.
- Sigmund P. Nucl. Mechanisms and theory of physical sputtering by particle impact // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B. 1987. Vol. 27. Iss. 1. P. 1-20. DOI: 10.1016/0168-583X(87)90004-8