Рациональное использование всех узлов сталеструйной машины создания современных машин, характеризуется хорошей производительностью, степенью очистки поверхностей, надёжностью и долговечностью.
Увеличение срока службы и повышение надёжности работы изделий в период её эксплуатации – это один из важнейших путей оснащения высококачественной техникой всех отраслей производства продукции машиностроительного производства.
Дробеструйная обработка — это процесс обработки поверхности с использованием высокоскоростного стального абразива, подаваемого на поверхность заготовки, за счет струи сжатого воздуха.
Интенсивный износ деталей дробеметного аппарата, особенно его рабочих лопастей, является серьезным недостатком, значительно снижающим производительность, усложняющим ремонт и обслуживание, а также повышающим эксплуатационные расходы.
Материал лопастей должен соответствовать следующим требованиям: ударная вязкость-3,9-8,8Дж/см, твердость-40-64НRC (более 360НВ), временное сопротивление при изгибе 720-800МПа и разрыве-340-450МПа. Наиболее характерными типами износа лопастей являются: эрозионный и ударно-абразивный, при котором поверхностный слой металла разрушается под действием циклических напряжений [1].
На износостойкость металлов и сплавов большое влияние оказывает их химический состав и структура. Наиболее износостойкий сплав – сталь, имеющая мелкозернистую структуру. Введение в состав стали добавок кремния, марганца, хрома, никеля, молибдена и вольфрама повышает износостойкость.
Рассмотрим три материала, применяемых для изготовления лопаток:
1 наиболее распространённая износостойкая сталь 110Г13Л ГОСТ 2176 [2]
2 хромистый чугун ЧХ16М2 ГОСТ 7769 (связано с наличием в их структуре карбидной составляющей с высоким уровнем микротвердости) [3]
2 импортный износостойкий материал HARDOX500 [4].
Качество материала детали характеризуется его физико-механическими свойствами (прочностью, твердостью, вязкостью), которые в свою очередь определяются химическим составом и структурой. Твердость оказывает наибольшее влияние на износостойкость материала.
Сравнив характеристики материалов, в качестве материала для лопаток турбин принимаем легированную горячекатаную сталь Hardox 500, которая относится к классу конструкционных сталей твердостью от 350 до 650 HB, срок эксплуатации изделий и конструкций из Hardox выше, чем у других марок в 2.5 раза.
Для сохранения выносливости при абразивном износе можно использовать разнообразные методы упрочнения аналогичные методам поверхностной обработки для повышения его эрозионной стойкости. Это ионно-плазменное напыление, финишное плазменное упрочнение, ионная имплантация и ионная имплантация в комбинации с ионно-плазменным напылением. В результате анализа литературных данных каждому методу применительно к упрочнению лопатки, был присвоен определённый балл по 5-ти балльной шкале (1…5), в которой наименьший балл соответствует худшему покрытию, а наибольший – лучшему [5].
Технология финишного плазменного упрочнения (ФПУ) состоит в повышении долговечности деталей и инструмента за счет нанесения при атмосферном давлении тонкопленочных покрытий при бескамерном химическом осаждении из паровой фазы (PECVD процесс) с применением жидких элементоорганических соединений и активации электродуговой плазмой.
Разработки авторов статьи [6] дают возможность повысить износостойкость покрытия за счет введения в материал высокохромистой стали и молибдена, получить оптимальную пористость в исходной шихте при синтезе композиций FeCrMo–MoS2/CaF2/С–TiC, улучшить технологические параметры порошков и тем самым повысить коэффициент их использования при напылении, удешевить технологию нанесения износостойких покрытий.
Библиографический список
- Вайтехович П.Е. Ударно-абразивное изнашивание лопастей ротора центробежной мельницы // Вестник Полоцкого государственного университета. Серия В. Промышленность. Прикладные науки. 2018. № 3. С. 84-89.
- Болобов В.И., Износостойкость стали 110Г13Л в различных абразивных средах / Болобов В.И., Баталов А.П., Бочков В.С., Чупин С.А. // Записки Горного института. 2014. Т. 209. С. 17-22.
- Барановский К.Э., Ильюшенко В.М. Износостойкость хромистых чугунов эвтектического состава // Литьё и металлургия. 2009. №3 (52). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/iznosostoykost-hromistyh-chugunov-evtekticheskogo-sostava
- Износостойкая сталь HARDOX. Марки и их характеристики, применение и преимущества URL: https://emk24.ru/wiki/spetsialnye_stali/iznosostoykie_stali_hardox_4368174/
- Упрочнение периферии лопаток компрессоров авиационных двингателей с целью предотвращения снижения усталостной прочности URL: https://www.plasmacentre.ru/file/nashy-public/213.pdf
- В. А. Оковитый, Ф. И. Пантелеенко, В. В. Оковитый, В. М. Асташинский Получение композиционного керамического материала для газотермического напыления // Наука и техника. 2017. №3.
Количество просмотров публикации: Please wait