CC BY
15Краткие сообщения
УДК 669.15-196
Н.В. Копцева, М.П. Барышников, Ю.Ю. Ефимова, С.В. Зотов
ИССЛЕДОВАНИЕ ПОВЕРХНОСТИ ПРИ АБРАЗИВНОМ ИЗНАШИВАНИИ ГАЗОТЕРМИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ СИСТЕМЫ № - Сг - В - 8! - С
Представлены результаты исследований поверхности после абразивного изнашивания газопламенных порошковых самофлюсующихся покрытий, широко применяемых для упрочнения инструмента, обрабатывающего керамические изделия.
Определяющим фактором работоспособности газотермических покрытий является способность противостоять разрушению (изнашиванию) поверхности. Важнейшую информацию о процессе износа можно получить, исследуя структуру поверхности, формирующуюся в результате взаимодействия материала с изнашивающей средой.
В работе исследована поверхность после абразивного изнашивания газопламенных порошковых самофлюсующихся покрытий ПГ-12Н-01, ПГ-12Н-02, ПР-Н77Х15СЗР2. используемых при производстве формообразующего инструмента для изготовления керамических изделий. Эти материалы содержат 68,2-86,8% №, 8-16% Сг, 1,7-4,0% В, 1,2-5,0% 81, 2-6% Ре. 0,3-0,6% С. После газопламенного напыления и оплавления они имеют своеобразную структуру. которая состоит из у-твердого раствора на основе никеля, многокомпонентных эвтектик, боридов, карбидов и силицидов (например, рис. 1).
Высокая износостойкость таких покрытий в условиях абразивного изнашивания в основном определяется наличием упрочняющих фаз (карбидов и карбоборидов) и твердостью покрытий. В покрытии нагрузку воспринимает, главным образом, твердая составляющая, уменьшая при этом глубину деформирования. Пластичная матрица на основе никеля препятствует хрупкому разрушению зерен карбида. С одной стороны, она скрепляет и удерживает частицы упрочняющей фазы, с другой - сама противостоит изнашивающим нагрузкам. Кроме того, на стойкость против абразивного изнашивания влияет количество эвтектики.
Рис. 1. Микроструктура покрытий марок Р и с. 2. Поверхности износа сплава
ПГ-12Н-02, х 500 ПГ-12Н-01, х 50
Испытания на абразивное изнашивание проводились при трении по нежестко закрепленным абразивным частицам (корунду), которые подавались в зону трения и прижимались к образцу вращающимся роликом. Такая схема испытаний имитирует абразивное воздействие твердых частиц движущейся керамической массы на формообразующий инструмент. При эксплуатации он испытывает многократное воздействие разрозненных твердых абразивных
частиц, которыми служат частицы керамической массы минерального происхождения, в основном 8Ю2 и А12О3, характеризующиеся достаточно высокой твердостью по Моосу, небольшими размерами (около 1-1,5 мм) и наличием острых режущих ребер, расположенных хаотично по всей поверхности частицы.
Для всех видов абразивного изнашивания общим является механизм процесса внедрения абразивного тела в металл и его продвижение при трении вдоль поверхности, вследствие чего происходит пластическое деформирование материала (выдавленная царапина) или отделение микростружки (микрорезание). Условие микрорезания: Наб/Нм > 1,3/1,4; условие пластического оттеснения или царапания: Наб/Нм < 1,3 (где Наб и Нм - твердость абразива и изнашиваемого металла соответственно). Твердость электрокорунда, используемого в данном случае в качестве абразива при испытании на изнашивание, составляет около 20 ГПа, а максимальная твердость исследуемых материалов не превышает 56 ННС, что примерно соответствует 6,5 ГПа. Таким образом, твердость абразива в несколько раз выше твердости исследуемых материалов, поэтому следует ожидать, что основным механизмом взаимодействия абразивных зерен с анализируемыми материалами является микрорезание, а пластическое оттеснение (царапание) играет второстепенную роль в процессе изнашивания.
Поверхности исследуемых покрытий, сформировавшиеся в процессе трения, имеют полосчатую структуру, на них наблюдаются следы воздействия абразивных частиц: видны параллельно расположенные полосы -бороздки, риски, что является характерным при реализации микрорезания (рис. 2). Однако явных следов стружкообразования не наблюдается.
При воздействии на поверхность массы нежестко закрепленных частиц вследствие меньшей нагруженности контакта и возможности поворота абразивной частицы удельная энергия изнашивания на порядок выше, что снижает интенсивность изнашивания по сравнению с воздействием закрепленного абразива. В механизме изнашивания в этом случае велика доля полидеформационных процессов. Поверхность износа более неоднородная со следами углублений, которые образовались в результате отделения пере-деформированного материала от поверхности (рис. 3 а).
При изнашивании исследуемых сплавов происходит заметное упрочнение поверхности контакта в результате фрикционного нагружения, микротвердость поверхности при этом увеличивается с 3538-4542 МПа до 39825234 МПа. Наибольшее упрочнение испытывают сплавы Г1Г-12Н-02 и ПР-Н77Х15СЗР2.
Это приводит, очевидно, к большему пере-наклепу их поверхности в процессе изнашивания и к возрастанию доли полидеформа-ционного разрушения (пластического выдавливания или царапания).
При испытании на изнашивание в условиях полидеформационного механизма наблюдается преимущественное изнашивание мягкой составляющей - у-твердого раствора на основе никеля, имеющего твердость не выше 2060 МПа, для которого, в отличие от более твердых карбоборидных фаз, очевидно, выполняется условие микрорезания. В результате
в
Р и с. 3. Особенности структуры поверхности исследованных сплавов: а. в - х 1000, б - х 50
этого в исследуемых сплавах наблюдается избирательный износ (рис. 3 б). По этой причине в сплаве ПГ-12Н-01, который содержит большее количество у-фазы, износостойкость наиболее низкая. Кроме того, в результате избирательного износа мягкой у-фазы происходит обнажение упрочняющих карбоборидных фаз и их последующее выкрашивание, что может ускорить процесс изнашивания.
На поверхности после изнашивания исследуемых сплавов наблюдаются темные пятна (рис. 3 в), которые характерны для поверхности адгезионного изнашивания и соответствуют '‘вырывам” материала на контактирующей поверхности. Сплав ПР-Н77Х15СЗР2 имеет более дисперсную структуру, чем сплав ПГ-12Н-02, что, как известно, уменьшает сопротивление адгезионному изнашиванию. Это уменьшает износостойкости сплава ПР-Н77Х15СЗР2 по сравнению со сплавом ПГ-12Н-02, несмотря на примерно одинаковую твердость и количество твердых структурных составляющих.
Выводы. В процессе изнашивания покрытий ПГ-12Н-01, ПГ-12Н-02 и ПР-Н77Х15СЗР2 при трении по массе незакрепленных абразивных частиц наряду с механизмом микрорезания реализуется механизм пластического оттеснения (царапания), который происходит в результате многократного деформирующего воздействия абразивных частиц, является преобладающим и приводит к избирательному износу поверхности контакта. В этих условиях при наличии в структуре мягкой у-фазы не обеспечивается максимально возможный уровень износостойкости покрытий.
Статья поступила в редакцию 15 сентября 2005 г
УДК 681.518:656.2 М. В. Петров
АСУ СМЕННО-СУТОЧНОГО ПЛАНИРОВАНИЯ ГРУЗОВОЙ РАБОТЫ ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГИ:
МЕТОДЫ И КОМПОНЕНТЫ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ
Автоматизированная система сменно-суточного планирования (АСУ ССП) позволяет разработать план погрузки для станции, отделений, железной дороги в целом в разрезе родов подвижного состава и номенклатурных групп грузов. Для обеспечения функциональной безопасности и целостности системы в АСУ ССП используются не только штатные средства контроля, но и оригинальные разработки. В докладе приводятся описания компонент функциональной безопасности и сведения об экономической эффективности системы. Технология и программное обеспечение АСУ ССП защищены авторскими свидетельствами и патентами.
Автоматизированная система сменно-суточного планирования (АСУ ССП) предусматривает возможность формирования плана погрузки для станции, отделений, железной дороги в целом в разрезе родов подвижного состава и номенклатурных групп грузов и является многоуровневой системой управления, оптимизирующей функции оперативного планирования погрузки на станциях, отделениях и Управлении железной дороги. Сменно-суточное планирование погрузки осуществляется на основании заявленных объемов на плановые сутки погрузки в пределах остатка невыполненных объемов погрузки по станциям назначения в целом по заявке [1].
АСУ ССП является одной из первых информационно-управляющих систем для управления грузовой и коммерческой работой и основана на постоянном автоматизированном контроле наличия и исполнения каждой согласованной заявки, учёте каждой заявленной отправки при формировании суточного плана погрузки дороги. Программный комплекс АСУ ССП обеспечивает работу в едином информационном пространстве всех участников процесса создания детализированного плана грузовой работы дороги. Данное программное обеспечение позволяет реализовать технологию планирования и управления грузовой работой дороги согласно современным требованиям руководства ОАО «РЖД», т.е. исходя из наличия реально
