УДК 621.793

П.И.Бурак, канд. техн. наук, доцент

А.В.Серов,  аспирант

ФГОУ ВПО МГАУ

А.И.Каширин, канд. физико-математических наук,

А.В.Шкодкин, канд. физико-математических наук,

Обнинский Центр Порошкового Напыления (г. Обнинск)

Износостойкие покрытия для рабочих органов сельскохозяйственных машин

 

Представлены результаты износостойкости покрытий полученных из металлических порошков, Обнинского центра порошкового напыления, на рабочих органах сельскохозяйственных машин и оборудование для проведения исследований.

Ключевые слова: Износостойкость, покрытие, металлический порошок, рабочие органы сельскохозяйственных машин.

---

Долговечность деталей и рабочих органов сельскохозяйственных машин определяется, прежде всего, износостойкостью материалов, из которых они изготовляются [1]. Под износостойкостью понимается величина, обратная скорости или интенсивности изнашивания этих материалов.

Наиболее объективным критерием для оценки износостойкости материалов являются результаты полевых испытаний деталей из изучаемых материалов или деталей со вставками из этих материалов. Однако эксплуатационные испытания не могут охватить большого круга материалов, а непостоянство изнашивающей способности почвы часто делает результаты несопоставимыми.

Для оценки износостойкости материалов рабочих органов почвообрабатывающих машин проводят лабораторные испытания с воспроизведением на них близких к почвенным условий изнашивания [1].

Наиболее приемлемой с этих позиций является установка ИМ–01 конструкции ВИСХОМа (рис. 1).

Образцы материалов для испытаний на износостойкость на установке ИМ-1 представляют собой плоские пластины размером 60×40 мм и толщиной 3–5 мм. Параллельно с испытаниями образцов материалов проводятся испытания эталонных образцов из стали 45 в состоянии поставки после проката, НRВ 90. Эталонные образцы, прошлифованные с двух сторон, испытываются при той же нагрузке при одинаковом времени испытаний. Результаты испытаний эталонных образцов служат мерой стабильности показателей прибора ИМ–01.

Работает установка ИМ-1 следующим образом. Испытуемый образец 4 зажимается винтом 3 в держателе 7. Абразивные частицы из вращающегося барабана 1 через систему дозаторов и желобов 2 попадают на образец. Частицы, внедряясь в эластичный материал вращающегося ролика 5, протаскиваются им через область контакта, в результате чего происходит износ материала.

На износостойкость исследовали покрытия, полученные газодинамическим напылением пороков производства Обнинского центра порошкового напыления следующих марок: С-01-11 (медь, цинк, корунд), N3-00-02 (никель, корунд), А-80-13 (алюминий, цинк, корунд) [2].

Порошки напыляли на пластины из стали 08ПС (131 HB) размером 40 х 60 х 4 мм на установке «ДИМЕТ 405». Для сравнения свойств исследуемого покрытия из порошка марки А-80-13 использовали образец из алюминия А5.

Испытания проводили при среднем контактном давлении в зоне трения 0,33 МПа, расход абразивного материала составлял 7,0 г/мин.

Рис. 1. Схема прибора ИМ-01:

1 – барабан с абразивом; 2 – желоб; 3 – винт; 4 – испытуемый образец;

5 – эластичный ролик; 6 – груз; 7 – держатель

Длительность испытаний составляла 30 мин, что при скорости вращения ролика 115 мин^-1 и его диаметре 50 мм соответствовало пути трения 540 м.

В качестве абразивного материала использовали частицы кварца размером 0,16–0,32 мм.

Образцы взвешивались до и после проведения испытаний, данные замеров представлены в таблице.

Результаты испытаний на износостойкость

Материал	Образец	Время, мин.	mдо, г	mпосле, г	Δmуд	Δvуд	ε	εv
С-01-11	1	30	64,993200	64,984700	0,000328	0,036767	2,36	2,69
	2	30	65,882000	65,870800
N3-00-02	1	30	58,706200	58,696800	0,000308	0,034636	2,51	2,86
	2	30	58,312900	58,303800
A-80-13	1	30	59,635300	59,620600	0,000403	0,149454	1,92	0,66
	2	30	59,532300	59,522800
Al 5	1	30	8,869900	8,855400	0,000483	0,179097	1,60	0,55
Сталь 45	-	-	-	-	0,000775	0,099029	1	1

Износ в единицу времени рассчитывался по формуле:

Δm_уд. = ( m_до – m_после) / t,                           (1)

где m_до – масса до взвешивания, m_после – масса после взвешивания, t – время проведения испытаний

Расчетные данные представили на рис. 2.

Поскольку для разнородных материалов износ, выраженный в массе является мало показательным, для удобства результаты целесообразно представить в изменение объема в единицу времени (Δv_уд):

Δv_уд = Δm_уд / ρ1000,                                          (2)

где ρ – плотность материала, кг/м³ (Al – 2698,72; Cu – 8930; Ni – 8902;

Сталь 45 – 7826).

Расчетные данные представили на рис. 3.

Рис. 2. Изменение массы образцов в единицу времени

Рис. 3. Изменения объема образцов при абразивном износе

в единицу времени

Аналогично были рассчитаны относительная износостойкость материалов по массе ε и объему εv относительно Стали 45 (табл.).

Анализ полученных данных показал, что покрытия из металлических порошков С-01-11 и N3-00-02 имеют износостойкость выше, чем износостойкость стали 45 более чем в два раза, а из А-80-13 не уступают в износостойкости алюминию марки A 5.

На основании проведенных исследований и полученных результатов разработаны рекомендации по использованию покрытий из металлических порошков марок С-01-11, Ni3-00-02 и А-80-13 производства Обнинского центра порошкового напыления на рабочих органах сельскохозяйственных машин.

Список литературы

1. Новиков Владимир Савельевич. Обеспечение долговечности рабочих органов почвообрабатывающих машин. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. Специальность 05.20.03. – Технологии и средства технического обслуживания в сельском хозяйстве. Москва, 2009 г. – 301 с.

2. Каширин А.И., Шкодкин А.В. Метод газодинамического напыления металлических покрытий: развитие и современное состояние // Упрочняющие технологии и покрытия. 2007. № 12. С 22-33.