Разработка технологии модифицирования износостойких покрытий системы Ni-Cr-B-Si-Fe/WC в процессе плазменно-порошковой наплавки (24.04.2015)

Автор: Князьков Константин Викторович

Князьков Константин Викторович

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ МОДИФИЦИРОВАНИЯ

ИЗНОСОСТОЙКИХ ПОКРЫТИЙ СИСТЕМЫ Ni-Cr-B-Si-Fe/WC

В ПРОЦЕССЕ ПЛАЗМЕННО-ПОРОШКОВОЙ НАПЛАВКИ

05.02.10 - Сварка, родственные процессы и технологии

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Томск – 2015

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении высшего профессионального образования «Алтайский государственный

технический университет имени И.И. Ползунова»

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Радченко Михаил Васильевич

Официальные оппоненты:

Штенников Василий Сергеевич – доктор технических наук, доцент, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Ижевский государственный технический университет», профессор кафедры «Машины и технология обработки давлением и сварочное производство»

Киселев Алексей Сергеевич – кандидат технических наук, доцент, Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Томский политехнический университет», заведующий кафедрой «Оборудование и технологии сварочного производства»

Ведущая организация:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Сибирский государственный индустриальный университет», г. Новокузнецк

Защита состоится «26» июня 2015 г. в 15:00 часов на заседании диссертационного совета Д003.038.02 при Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Институте физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук, по адресу: 634055, г. Томск, пр. Академический, 2/4

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИФПМ СО РАН и на сайте www.ispms.ru

Автореферат разослан « » мая 2015 г.

В.И. Данилов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В процессе эксплуатации горнодобывающего оборудования возникает ряд проблем, которые приводят к аварийным остановкам. В первую очередь, это связано с тем, что при работе основных деталей машин горнодобывающего оборудования под воздействием износа происходит разрушение рабочих поверхностей, что требует применения технологических мер по повышению их износостойкости.

В настоящее время защита рабочих поверхностей деталей машин горнодобывающего оборудования осуществляется преимущественно при помощи монтажа бронеплит, изготовленных из листов углеродистых сталей с защитными покрытиями, нанесенными различными способами наплавки. Толщина бронеплит находится в пределах от 20 до 30 мм при толщине основного металла от 10 до 20 мм, что существенно снижает производительность горнодобывающего оборудования.

По этой причине весьма актуальной становится задача совершенствования технологий изготовления бронеплит для горнодобывающего оборудования, обладающих малой толщиной и при этом высокой износостойкостью.

Работа выполнялась в рамках федеральной правительственной программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014 - 2020 годы» по теме: «Разработка экспериментальных конструкций комбинированного инструмента с применением сверхтвердых композиционных материалов для эффективного разрушения горных пород» (Соглашение №14.607.21.0028 от 06.06.2014г.).

Степень разработанности темы диссертации. Все более широкое распространение получают технологии модифицирования в процессах наплавки, основанные на введении тугоплавких частиц и используемые для повышения механических и специальных свойств наплавленного сплава. Применение модификаторов с размерами частиц 6-100 нм позволяет существенно снизить размеры зерна структуры сплава за счет минимального начального радиуса центра кристаллизации и равномерного распределения частиц модификатора в расплавленном сплаве при относительно малом содержании их по массовой доле.

Современные технологии нанесения защитных покрытий имеют недостаток в том, что они нацелены на повышение абразивной износостойкости деталей машин, но не позволяют в необходимой мере их эксплуатацию в условиях комбинированного ударно-абразивного изнашивания. Перспективное в этом направлении решение – применение композиционных материалов, содержащих 20-35% упрочняющей фазы, что является, согласно исследованиям, оптимальным составом для работы покрытий в условиях ударно-абразивного изнашивания, а также применение модифицирования для изменения структуры и, как следствие, повышения механических свойств основы защитных покрытий, определяющих стойкость к ударным нагрузкам.

Настоящая работа посвящена исследованию влияния модификатора на формирование износостойких покрытий, выполненных композиционным порошком ПС-12НВК-01 плазменно-порошковым способом. В качестве модификатора применен наноразмерный Al2O3. Для получения композиционной смеси ПС-12НВК-01 и наноразмерного модификатора использовалась механоактивация на установке АГО-3.

Цель работы – повышение износостойкости поверхностей горнодобывающего оборудования в условиях ударно-абразивного износа способом плазменно-порошковой наплавки с использованием наноразмерного модификатора

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Обосновать необходимость использования плазменно-порошковой наплавки и произвести научно-обоснованный выбор наплавочного материала и наноразмерного модификатора для обеспечения высоких показателей стойкости к износу создаваемых защитных покрытий.

2. Разработать способ получения композиционного наплавочного материала, содержащего наноразмерный модификатор Al2O3 методом механоактивации порошковых материалов принципиально разных фракций для обеспечения удовлетворительных наплавочно-технологических свойств.

3. Разработать технологию износостойкой плазменно-порошковой наплавки полученным композиционным наплавочным материалом на основе сплава ПС-12НВК-01 и наноразмерного модификатора Al2O3.

4. Определить характер воздействия наноразмерного модификатора Al2O3 на структурно-фазовое состояние наплавленных покрытий и установить рациональное соотношение наноразмерного модификатора и базового порошкового сплава.

5. Выполнить комплекс технологических исследований свойств наплавленных покрытий, подтверждающих повышение показателей ударно-абразивной износостойкости. Провести производственную апробацию результатов диссертационного исследования.

Научная новизна работы:

1. На основании анализа особенностей эксплуатации горнодобывающего оборудования обоснован выбор способа плазменной порошковой наплавки, смеси основного высоколегированного наплавочного материала ПС-12НВК-01 и наноразмерного модификатора Al2O3 для обеспечения высоких показателей стойкости к ударно-абразивному износу наплавленных защитных покрытий.

2. Экспериментальным путём определён рациональный режим процесса механоактивации наплавочной смеси с показателями гравитационного ускорения 10G и временем обработки 210 секунд, обеспечивающий удовлетворительные наплавочно-технологические свойства в процессе плазменной порошковой наплавки.


загрузка...