Разработка технологии создания новых самофлюсующихся материалов на основе отходов металлообработки для нанесения износостойких покрытий и использования в технологии отделочной магнитно-абразивной обработки

ggtu_admin - ср, 02/27/2019 - 10:15
Цели и задачи: 


Цель работы - разработка технологии производства новых самофлюсующихся материалов на основе отходов металлообработки для использования в технологиях нанесения восстанавливающих и защитных покрытий деталей машин и технологического оборудования, а также в технологиях отделочной обработки.

Задачи:

  1. Установление закономерностей износостойкости покрытий в различных условиях изнашивания от состава порошковых смесей на основе разработанных самофлюсующихся порошковых материалов.
  2. <Разработка технологии изготовления новых наплавочных материалов в удобной для использования форме: порошковые смеси, порошковые шнуры, порошковые ленты.
  3. Проведение эксплуатационных испытаний покрытий их новых самофлюсующихся материалов на основе отходов металлообработки и разработка технических условий на разработанные материалы для их использования в промышленности
  4. Установление технологических свойств новых порошковых материалов и смесей в технологии отделочной магнитно-абразивной обработки труднообрабатываемых материалов.
  5. Установление закономерностей процесса отделочной магнитно-абразивной обработки труднообрабатываемых материалов с использованием новых диффузионно-легированных порошковых материалов.
  6. Проведение лабораторной и промышленной апробации новых материалов для отделочной магнитно-абразивной обработки труднообрабатываемых материалов.
Актуальность (решаемые проблемы): 

Проблема повышения срока службы быстроизнашивающихся деталей машин и технологического оборудования является важной производственной задачей, позволяющей значительно повысить надежность отечественной техники, а также решающей проблему импортозамещения, так как большинство быстроизнашивающихся запасных частей к машинам и технологическому оборудованию закупается за рубежом. Особенно актуальна данная проблема в нефтедобывающей и горнодобывающей отраслях, в строительной отрасли, где детали работают в агрессивных изнашивающих средах. Для нанесения защитных покрытий предприятиями этих отраслей приобретаются дорогостоящие самофлюсующиеся наплавочные материалы на основе никеля и карбидов вольфрама.

Кроме того, в машиностроении существует проблема финишной обработки изделий из труднообрабатываемых материалов с повышенными требованиями к шероховатости поверхности. Для решения данной технологической задачи эффективно использование технологии магнитно-абразивной обработки. Однако ограничивающим фактором развития данной технологии, получившей широкое распространение в США, является отсутствие специальных материалов, обладающих одновременно магнитными и абразивными свойствами.

Ввиду этого актуальным является разработка гаммы новых самофлюсующихся материалов на основе отходов металлообработки для нанесения из них защитных и восстанавливающих покрытий, использования в качестве ферромагнитных абразивных материалов, исследование их технологических и эксплуатационных свойств, а также разработка технических условий их использования в производственных условиях.

Краткое описание создаваемой научно-технической продукции: 

Разработана технология создания новых самофлюсующихся материалов на основе отходов металлообработки для нанесения износостойких покрытий, а также технология МАО в которой данные материалы применяются: получены новые дисперсные материалы на железной основе различного химического состава фракций от 25...40 мкм до 315..400 мкм (из борированных колотой чугунной дроби и порошка ПЖРВ) для финишной магнитно-абразивной обработки износостойких поверхностей деталей. Исследованы их технологические свойства: стойкость, производительность, полирующая способность. Эти материалы обеспечивают комбинацию высокой твердости поверхности частицы с более вязкой сердцевиной и высокие магнитные свойства, что позволяет применять данные материалы в технологии МАО; получен ряд функциональных и упрочняюще-восстанавливающих покрытий из различных порошковых композиций, в состав которых входят металлические дисперсные отходы производства (борированная ДЧК, стружка ВК-3), проведены испытания полученных покрытий, выработаны рекомендации по их применению.

Область применения результатов НИОКР: 

Различные отрасли машиностроения: при повышении срока службы деталей строительного оборудования, при упрочнении быстроизнашивающихся деталей сельхозтехники, при восстановлении быстроизнашивающихся элементов нефтедобывающего и горнодобывающего оборудования.

Технические преимущества по отношению к лучшим отечественным и зарубежным аналогам: 

Полученные материалы превышают производительность промышленно выпускаемых аналогов примерно в 2 раза, не уступая при этом в полирующей способности (в сравнении с металлизованным электрокорундом). Проведенные эксперименты по магнитно-абразивной обработке труднообрабатываемых сплавов (на основе никеля) показали, что МАО таких материалов борированными порошками на железной основе, в том числе из отходов металлообработки, эффективнее традиционной круглошлифовальной обработки. Предложенные борированные порошки из отходов ДЧК фракций 200-315 мкм и 315-400 мкм и содержанием бора 4,8±0,2 масс.% , а также борированного ПЖРВ фракций 25-40 мкм и 80-200 мкм, по шероховатости получаемой при МАО поверхности не уступают промышленно выпускаемым порошкам электрокорунда и карбида титана, металлизованным железом, а по производительности и стойкости даже превосходят их.

Установлено, что диффузионно-борированные насквозь порошки на основе колотой чугунной дроби способны измельчаться в процессе резания, не снижая своей производительности, что позволяет получать мелкодисперсные ферромагнитные абразивные материалы без применения операции измельчения, вызывающей значительные трудности при получении порошков фракции менее 25 мкм. Применение в процессе магнитно-абразивной обработки разработанных ферромагнитных абразивных материалов фракции 0,063...0,080 мм позволило снизить шероховатость поверхности с Ra 0,32 мкм до Ra 0,09 мкм и обеспечить производительный съем дефектных слоев износостойких покрытий с требуемой точностью и шероховатостью поверхности.

Проведены промышленные испытания деталей, восстановленных с применением полученных в результате выполнения задания покрытий, а также подвергнутых финишной магнитно-абразивной обработке с использованием новых ферромагнитных композиционных порошков на основе железа в качестве порошка-инструмента. Результаты показали эффективность применения разработанных материалов: срок службы лопаток смесителя с нанесенным покрытием увеличился примерно на 24% по сравнению с деталями, упрочненными пластинами из сплава ВК-3; срок службы изделий, подвергнутых финишной магнитно-абразивной обработке увеличился на 5% по сравнению с деталями с более грубой поверхностью, подвергнутыми шлифованию.

Экономические преимущества: 

Разработанные новые материалы на железной основе для нанесения покрытий и использования в технологии магнитно-абразивной обработки, обеспечивающие высокую производительность процесса отделочной обработки сложнопрофильных поверхностей.

Результаты работы позволяют существенно повысить срок службы деталей нефтедобывающего и металлургического оборудования, что позволяет сделать заключение о ее высокой экономической значимости.

Потенциальные потребители создаваемой научно-технической продукции: 

Предприятия сельхозмашиностроения, нефтедобычи, металлургические, производства стройматериалов стран СНГ.

Контактная информация: 

Учреждение образования "Гомельский государственный технический университет имени П.О. Сухого"
Научный руководитель
Петришин Григорий Валентинович, декан машиностроительного факультета, кандидат технических наук
Тел.: +375 232 40 08 87
E-mail: petrishin@gstu.by